(57)【要約】【課題】  生体内ネットワークの変化を精度よく把握することができるシミュレーションシステムに関する技術を提供する。【解決手段】  生体内要素の名称と、生体内要素の化学的状態または物理的状態を表す要素状態とを含む要素データを複数有する生体内ネットワークモデルを取得するネットワーク情報取得部１２３と、ユーザの要求に応じ、一以上の要素データを追加または更新する要素状態更新部１８と、要素状態更新部１８による要素状態の更新を考慮して生体内ネットワークに含まれる要素データを順次更新し、生体内ネットワークにおける要素関係を再構築するネットワーク更新部１９と、再構築された生体内ネットワークモデルに関する情報をこのユーザに提示する出力部１７と、を備える生体内ネットワークのシミュレーションシステムを提供する。【選択図】  図１   
2005222501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の生体内要素を含み、生体内要素間の状態変化と、状態変化前の原因要素と、状態変化後の結果要素とにより表される要素関係により前記生体内要素間の関係を記述した生体内ネットワークモデルを解析対象とし、いずれかの生体内要素の状態が変動したときに生体内要素間の要素関係がどのように変化するかを解析するシミュレーションシステムであって、
生体内要素と、前記生体内要素の要素状態とを含む要素データを複数有する前記生体内ネットワークモデルを取得し、ユーザの要求に応じ、前記要素データを追加または更新し、前記要素データの更新を考慮して、前記生体内ネットワークを再構築する検索部を備えることを特徴とするシミュレーションシステム。
【請求項２】
複数の生体内要素を含み、生体内要素間の状態変化と、状態変化前の原因要素と、状態変化後の結果要素とにより表される要素関係により前記生体内要素間の関係を記述した生体内ネットワークモデルを解析対象とし、いずれかの生体内要素の状態が変動したときに生体内要素間の要素関係がどのように変化するかを解析するシミュレーションシステムであって、
生体内要素の名称と、その生体内要素の化学的状態または物理的状態を表す要素状態とを含む要素データを複数有する前記生体内ネットワークモデルを取得するネットワーク情報取得部と、
ユーザの要求に応じ、一以上の前記要素データを追加または更新する要素状態更新部と、
前記要素状態更新部による要素状態の更新を考慮して前記生体内ネットワークに含まれる要素データを順次更新し、前記生体内ネットワークにおける要素関係を再構築するネットワーク更新部と、
再構築された生体内ネットワークモデルに関する情報を前記ユーザに提示する出力部と、
を備えることを特徴とするシミュレーションシステム。
【請求項３】
請求項２に記載のシステムにおいて、前記ネットワーク更新部は、
追加または更新された前記要素データを原因要素とする新たな要素関係を生成するとともに該要素関係の結果要素に対応する要素データを前記生体内ネットワークに追加する操作を順次実行するように構成されたことを特徴とするシミュレーションシステム。
【請求項４】
請求項３に記載のシステムにおいて、
要素データを格納する要素テーブルと、
１以上の原因要素の要素データにより指定される成立条件と、該成立条件を満たすときに生成される結果要素の要素データとを含む要素関係テーブルと、
をさらに備え、
前記ネットワーク更新部は、前記要素関係テーブルを参照して、
前記生体内ネットワークモデルから前記成立条件を構成する要素データを抽出し、
抽出された原因要素に対応する結果要素の要素データを生成し、
生成された要素データを前記生体内ネットワークに追加する操作
を順次実行するように構成されたことを特徴とするシミュレーションシステム。
【請求項５】
請求項２乃至４いずれかに記載のシステムにおいて、前記ネットワーク更新部は、
追加または更新された前記要素データを結果要素とする新たな要素関係を生成するとともに該要素関係の原因要素に対応する要素データを前記生体内ネットワークに追加する操作を順次実行するように構成されたことを特徴とするシミュレーションシステム。
【請求項６】
請求項５に記載のシステムにおいて、
要素データを格納する要素テーブルと、
１以上の結果要素の要素データにより指定される成立結果と、該成立結果を生成する原因となる原因要素の要素データとを含む要素関係テーブルと、
をさらに備え、
前記ネットワーク更新部は、前記要素関係テーブルを参照して、
前記生体内ネットワークモデルから前記成立結果を構成する要素データを抽出し、
抽出された結果要素に対応する原因要素の要素データを生成し、
生成された要素データを前記生体内ネットワークに追加する操作
を順次実行するように構成されたことを特徴とするシミュレーションシステム。
【請求項７】
請求項２乃至６いずれかに記載のシステムにおいて、
前記要素状態更新部は、前記ユーザの要求に応じ、２以上の前記要素データを追加または更新し、
前記ネットワーク更新部は、前記要素状態更新部による要素状態の更新を考慮して前記生体内ネットワークに含まれる要素データを順次更新し、前記生体内ネットワークにおける２以上の前記要素データ間を結ぶ要素関係を再構築するように構成されたことを特徴とするシミュレーションシステム。
【請求項８】
請求項２乃至７いずれかに記載のシステムにおいて、
前記要素データの追加または更新を生体内要素の変化過程として順次格納する要素データ記憶部をさらに備えることを特徴とするシミュレーションシステム。
【請求項９】
請求項２乃至８いずれかに記載のシステムにおいて、
前記要素関係テーブルにおいて成立条件または成立結果が成立した要素関係レコードを要素関係の成立過程として順次格納する成立要素関係記憶部をさらに備えることを特徴とするシミュレーションシステム。
【請求項１０】
請求項９に記載のシステムにおいて、
前記要素関係テーブルにおいて成立条件または成立結果の一部のみが成立した未成立の要素関係レコードを未成立要素関係として格納する未成立要素関係記憶部をさらに備えることを特徴とするシミュレーションシステム。
【請求項１１】
請求項２乃至１０いずれかに記載のシステムにおいて、
前記要素データとして、生体内要素の名称または要素状態のうち片方のみが同一である１以上の互いに異なる要素データを含むことを許容するように構成されていることを特徴とするシミュレーションシステム。
【請求項１２】
請求項２乃至１１いずれかに記載のシステムにおいて、
前記生体内要素は、遺伝子、ＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質、低分子化合物、イオンおよびこれらの複合体からなる群より選ばれる１種以上の生体内要素を含み、
前記要素状態は、リン酸化、イオン化、ＧＴＰ結合化、ＧＤＰ結合化、脱リン酸化、活性化、不活性化、発現活性化、発現抑制化、結合、分解、転写、翻訳、細胞内局在、生体内組織名、環境条件およびこれらの複合条件からなる群より選ばれる１種以上の要素状態を含むことを特徴とするシミュレーションシステム。
【請求項１３】
請求項２乃至１２いずれかに記載のシステムにおいて、前記出力部は、
前記要素データ記憶部に格納された前記要素データの変化過程を取得し、前記成立要素関係記憶部に格納された前記要素関係の成立過程を取得し、前記ユーザの要求に応じ追加または更新した一以上の前記要素データによる影響を表すシミュレーション結果を作成して前記ユーザに提示するように構成されていることを特徴とするシミュレーションシステム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のシステムにおいて、前記出力部は、
前記未成立要素関係記憶部に格納された前記要素関係の未成立関係を取得し、前記ユーザの要求に応じ追加または更新した一以上の前記要素データにより影響が及ぶ可能性のある範囲を表すシミュレーション結果をさらに作成して前記ユーザに提示するように構成されていることを特徴とするシミュレーションシステム。
【請求項１５】
請求項１３または１４に記載のシステムにおいて、前記出力部は、
前記シミュレーション結果を、前記要素関係の成立過程の成立順に関連づけられた表示順によるアニメーションとして作成して前記ユーザに提示するように構成されていることを特徴とするシミュレーションシステム。
【請求項１６】
請求項２乃至１５いずれかに記載のシステムにおいて、
互いに関連づけられた要素データと、実験条件と、実験結果とを含む実験データを格納する実験結果対応記憶部をさらに備え、
前記要素状態更新部は、ユーザの要求に応じ、一以上の実験条件および実験結果からなる組合せを取得し、前記実験結果対応記憶部から前記組合せに関連付けられた要素データを取得し、生体内ネットワークの要素データを追加または更新するように構成されていることを特徴とするシミュレーションシステム。
【請求項１７】
複数の生体内要素を含み、生体内要素間の状態変化と、状態変化前の原因要素と、状態変化後の結果要素とにより表される要素関係により前記生体内要素間の関係を記述した生体内ネットワークモデルを表示対象とする表示システムであって、
生体内要素の名称と、その生体内要素の化学的状態または物理的状態を表す要素状態とを含む要素データからなる原因要素および結果要素と、
前記要素関係が成立するための単数または複数の要素データからなる成立条件と、
を関連づけて要素関係として表示する出力部を備えることを特徴とする表示システム。
【請求項１８】
複数の生体内要素を含み、生体内要素間の状態変化と、状態変化前の原因要素と、状態変化後の結果要素とにより表される要素関係により前記生体内要素間の関係を記述した生体内ネットワークモデルを蓄積するデータベースであって、
要素データを格納する要素テーブルと、
１以上の原因要素の要素データにより指定される成立条件と、該成立条件を満たすときに生成される結果要素の要素データとを含む要素関係テーブルと、
を備えることを特徴とするデータベース。
【請求項１９】
コンピュータに、複数の生体内要素を含み、生体内要素間の状態変化と、状態変化前の原因要素と、状態変化後の結果要素とにより表される要素関係により前記生体内要素間の関係を記述した生体内ネットワークモデルを解析対象とし、いずれかの生体内要素の状態が変動したときに生体内要素間の要素関係がどのように変化するかを解析させるためのプログラムであって、
前記コンピュータを、
生体内要素の名称と、その生体内要素の化学的状態または物理的状態を表す要素状態とを含む要素データを複数有する前記生体内ネットワークモデルを取得するネットワーク情報取得手段と、
ユーザの要求に応じ、一以上の前記要素データを追加または更新する要素状態更新手段と、
前記要素状態更新部による要素状態の更新を考慮して前記生体内ネットワークに含まれる要素データを順次更新し、前記生体内ネットワークにおける要素関係を再構築するネットワーク更新手段と、
再構築された生体内ネットワークモデルに関する情報を前記ユーザに提示する出力手段と、
として機能させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体内ネットワークに関するシミュレーションシステム、表示システム、データベースおよびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
生体内ネットワークとは、遺伝子が別な遺伝子を制御する関係を記述した遺伝子制御ネットワーク、二つのタンパク質が相互作用を起こすという関係を記述したタンパク質相互作用ネットワーク、化合物が酵素によって別な化合物になるという反応を記述した代謝パスウェイなどの生体内要素の要素状態や要素関係をネットワークで表現したものの総称である。
【０００３】
近年、生体内ネットワークに関する研究が盛んに行われ、その成果の一部はインターネットを介して公開されている。そして、生体内における遺伝子やタンパク質、化合物の種類は膨大な数にのぼるため、研究者が生体内ネットワークから興味のある関係を検索し、部分的に表示できるシステムが必要とされている。
【０００４】
従来の生体内ネットワークシミュレーションシステムの一例は下記のようなものである。
【０００５】
例えば、従来の生体内ネットワークシミュレーションシステムとしては、データベースに蓄積した遺伝子やタンパク質の要素情報および関係情報を用いて、要素をノード、関係をアークとするネットワークを再構成し、ディスプレイにネットワーク図を表示するシステムがある。このシステムでは、ユーザが入力デバイスから編集コマンドを入力することにより、ネットワーク編集を行うことができる。また、ユーザがデータベースに蓄積された関係情報を選択し特定の関係のみを選択的に表示でき、ネットワークを再構成するために始点の要素と終点の要素を指定することができる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
また、従来の生体内ネットワークシミュレーションシステムとしては、生体内要素の種類、状態、生体内要素間の相互作用に対してそれぞれ要素図形を割り当て、生体内ネットワークを表示するシステムもある（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００２−９１９９１号公報
【特許文献２】特開２００３−１０９０１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
生体内ネットワークは複雑であるため、生体内ネットワークを研究しているユーザにとって、生体内要素の状態変化による影響を知ることは重要である。例えば、以下のようなケースが考えられる。リン酸化された状態のタンパク質Ａとリン酸化された状態のタンパク質Ｂが結合し、タンパク質複合体ＡＢを形成する。その複合体が染色体にとりつき、遺伝子Ｃが発現する。発現した遺伝子Ｃからタンパク質Ｄがさらに発現する。
【０００８】
このような場合、遺伝子やタンパク質などの生体内要素がある状態になり、条件を満たしたとき、要素間の関係が成立し、別な生体内要素の状態が変化するといった連鎖によって、生体内ネットワークが形成されている。
【０００９】
また、生体内ネットワークでは、一般に一つの生体内要素が複数の要素状態を持ち得る。例えば、同一の生体内要素でも、リン酸化された状態、リン酸化していない状態、イオン化している状態、イオン化していない状態などがあり得る。あるいは、細胞膜に存在する状態のときはリン酸化された状態になるが、他の場所ではならないなど、複数の状態が複雑に影響している場合もある。
【００１０】
従って、ユーザにとって、生体内要素の要素状態の変化による要素関係の成立と影響範囲の把握は非常に重要である。
【００１１】
従来の生体内ネットワークシミュレーションシステムには、遺伝子やタンパク質などの一つまたは複数の生体内要素の状態変化による影響範囲の把握が困難であるという点で改善の余地があった。その理由は、生体内要素間の要素状態の変化による要素関係の成立を考慮して生体内ネットワークを検索していないためである。
【００１２】
特許文献１および特許文献２に記載の従来の生体内ネットワークシミュレーションシステムは、ネットワーク形式に蓄えられたデータをそのまま表示するのみであり、生体内要素の要素状態の変化によって生体内要素間の要素関係が成立するか否かについてはほとんど考慮していない。そのため、生体内要素の状態変化による影響範囲を把握することが困難であるという点で改善の余地があった。
【００１３】
例えば、従来のシステムで上記の例を表示すると、タンパク質Ａとタンパク質Ｂとタンパク質複合体ＡＢと遺伝子Ｃとタンパク質Ｄをノードとし、これらの関係をアークで結んだ生体内ネットワークを表示するのみである。
【００１４】
一方、現実の生体内では、タンパク質Ａがリン酸化状態になっただけの場合、またはタンパク質Ｂがリン酸化状態になっただけの場合には、生体内ネットワークは形成されない場合もある。例えば、タンパク質Ａがリン酸化状態であり、かつタンパク質Ｂがリン酸化状態のとき、初めて生体内要素間の要素関係が成立し生体内ネットワークが形成される場合が想定される。
【００１５】
そのため、特許文献１に記載の生体内ネットワークシミュレーションシステムでは、生体内要素の要素状態の変化によって、どの生体内要素間のどのような要素関係が成立し、さらにどの生体内要素がどのような状態変化を起こすかといった、連鎖的な影響範囲を生体内の実際の現象を精度よく反映する形で把握することは困難である。
【００１６】
また、特許文献２に記載の従来の生体内ネットワークシミュレーションシステムでは、生体内要素間の要素関係と要素状態に要素図形を割り当てて表示するが、要素関係が成立するための条件を考慮していない。そのため、生体内要素がどのような要素状態を持つかは把握できるが、その要素状態がどの範囲まで影響しているか、どの順番で影響しているかを把握することは困難である。
【００１７】
すなわち、特許文献２に記載の生体内ネットワークシミュレーションシステムでは、生体内要素をノード、要素関係をアーク、要素状態を示す図形をアークヘッドに割り当てるのみである。従って、要素関係が成立する条件を考慮していないため、二つの生体内要素間における要素状態は把握できるが、さらに多くの生体内要素間における要素状態の変化を把握することは困難である。
【００１８】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、生体内ネットワークの変化を精度よく把握することができるシミュレーションシステムに関する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明によれば、複数の生体内要素を含み、生体内要素間の状態変化と、状態変化前の原因要素と、状態変化後の結果要素とにより表される要素関係によりこの生体内要素間の関係を記述した生体内ネットワークモデルを解析対象とし、いずれかの生体内要素の状態が変動したときに生体内要素間の要素関係がどのように変化するかを解析するシミュレーションシステムであって、生体内要素と、この生体内要素の要素状態とを含む要素データを複数有する生体内ネットワークモデルと、この生体内ネットワークモデルを取得し、ユーザの要求に応じ、この要素データを追加または更新し、この要素データの更新を考慮して、この生体内ネットワークを再構築する検索部を備えるシミュレーションシステムが提供される。
【００２０】
本発明によれば、生体内要素の要素状態の変化によって生体内要素間の要素関係がどのように変化するかを把握する構成であるため、ユーザの要求に応じて追加または更新された一以上の要素データにはじまる生体内ネットワークの変化を連鎖的に把握することとなり、生体内ネットワークの変化を精度よく把握することができる。
【００２１】
以上、本発明の構成について説明したが、これらの構成を任意に組み合わせたものも本発明の態様として有効である。また、本発明の表現を他のカテゴリーに変換したものもまた本発明の態様として有効である。
【００２２】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、生体内ネットワークの変化を精度よく把握することができるシミュレーションシステムに関する技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本実施形態のシミュレーションシステムは、複数の生体内要素を含み、生体内要素間の状態変化と、状態変化前の原因要素と、状態変化後の結果要素とにより表される要素関係によりこの生体内要素間の関係を記述した生体内ネットワークモデルを解析対象とし、いずれかの生体内要素の状態が変動したときに生体内要素間の要素関係がどのように変化するかを解析するシミュレーションシステムであって、生体内要素の名称と、その生体内要素の化学的状態または物理的状態を表す要素状態とを含む要素データを複数有するこの生体内ネットワークモデルを取得するネットワーク情報取得部と、ユーザの要求に応じ、一以上のこの要素データを追加または更新する要素状態更新部と、この要素状態更新部による要素状態の更新を考慮してこの生体内ネットワークに含まれる要素データを順次更新し、この生体内ネットワークにおける要素関係を再構築するネットワーク更新部と、再構築された生体内ネットワークモデルに関する情報をこのユーザに提示する出力部と、を備えるシミュレーションシステムであってもよい。
【００２５】
このような構成によっても、生体内要素の要素状態の変化によって生体内要素間の要素関係がどのように変化するかを把握する構成であるため、ユーザの要求に応じて追加または更新された一以上の要素データにはじまる生体内ネットワークの変化を連鎖的に把握することとなり、生体内ネットワークの変化を精度よく把握することができる。
【００２６】
本実施形態のシミュレーションシステムにおいて、上記のネットワーク更新部は、追加または更新された上記の要素データを原因要素とする新たな要素関係を生成するとともにこの要素関係の結果要素に対応する要素データを上記の生体内ネットワークに追加する操作を順次実行するように構成してもよい。
【００２７】
このような構成により、生体内要素の要素関係が成立するための条件を考慮して生体内ネットワークに含まれる要素データを下流方向に順次更新するため、遺伝子やタンパク質などの生体内要素の状態変化による下流方向への生体内ネットワークへの影響の内容とその範囲をシミュレーションにより提示できる。
【００２８】
また、本実施形態のシミュレーションシステムは、要素データを格納する要素テーブルと、１以上の原因要素の要素データにより指定される成立条件と、この成立条件を満たすときに生成される結果要素の要素データとを含む要素関係テーブルと、をさらに備え、上記のネットワーク更新部は、上記の要素関係テーブルを参照して、上記の生体内ネットワークモデルから上記の成立条件を構成する原因要素の要素データを抽出し、抽出された原因要素の要素データに対応する結果要素の要素データを生成し、生成された要素データを上記の生体内ネットワークに追加する操作を順次実行するように構成してもよい。
【００２９】
このような構成により、上記の下流方向への更新を順次行うことができるので、遺伝子やタンパク質などの生体内要素の状態変化による下流方向への生体内ネットワークへの影響の内容とその範囲をシミュレーションにより提示できる。
【００３０】
あるいは、本実施形態のシミュレーションシステムにおいて、上記のネットワーク更新部は、追加または更新された上記の要素データを結果要素とする新たな要素関係を生成するとともにこの要素関係の原因要素に対応する要素データを上記の生体内ネットワークに追加する操作を順次実行するように構成してもよい。
【００３１】
このような構成により、生体内要素の要素関係が成立するための条件を考慮して生体内ネットワークに含まれる要素データを上流方向に順次更新するため、遺伝子やタンパク質などの生体内要素の状態変化による上流方向への生体内ネットワークへの影響の内容とその範囲をシミュレーションにより提示できる。
【００３２】
また、本実施形態のシミュレーションシステムは、要素データを格納する要素テーブルと、１以上の結果要素の要素データにより指定される成立結果と、この成立結果を生成する原因となる原因要素の要素データとを含む要素関係テーブルと、をさらに備え、上記のネットワーク更新部は、上記の要素関係テーブルを参照して、上記の生体内ネットワークモデルから上記の成立結果を構成する結果要素の要素データを抽出し、抽出された結果要素の要素データに対応する原因要素の要素データを生成し、生成された要素データを上記の生体内ネットワークに追加する操作を順次実行するように構成してもよい。
【００３３】
このような構成により、上記の上流方向への更新を順次行うことができるので、遺伝子やタンパク質などの生体内要素の状態変化による上流方向への生体内ネットワークへの影響の内容とその範囲をシミュレーションにより提示できる。
【００３４】
また、本実施形態のシミュレーションシステムにおいて、上記の要素状態更新部は、上記のユーザの要求に応じ、２以上の上記の要素データを追加または更新し、上記のネットワーク更新部は、上記の要素状態更新部による要素状態の更新を考慮して上記の生体内ネットワークに含まれる要素データを順次更新し、上記の生体内ネットワークにおける２以上の上記の要素データ間を結ぶ要素関係を再構築するように構成してもよい。
【００３５】
このような構成により、生体内要素の要素関係が成立するための条件を考慮して生体内ネットワークに含まれる２以上の要素データ間を結ぶ要素関係を再構築することができるため、生体内ネットワーク中の遺伝子やタンパク質などの生体内要素間を結ぶパスウェイをシミュレーションにより提示できる。
【００３６】
また、本実施形態のシミュレーションシステムは、上記の要素データの追加または更新を生体内要素の変化過程として順次格納する要素データ記憶部をさらに備えてもよい。
【００３７】
このような構成により、後からまとめて生体内要素の変化過程を取得してユーザに提示することができるため、遺伝子やタンパク質などの生体内要素の状態変化による生体内ネットワークへの影響の内容とその範囲をシミュレーションによりユーザにまとめて適当な時期に提示できる。
【００３８】
また、本実施形態のシミュレーションシステムは、上記の要素関係テーブルにおいて成立条件または成立結果が成立した要素関係レコードを要素関係の成立過程として順次格納する成立要素関係記憶部をさらに備えてもよい。
【００３９】
このような構成により、後からまとめて要素関係の成立過程を取得してユーザに提示することができるため、遺伝子やタンパク質などの生体内要素の状態変化による生体内ネットワークへの影響の内容とその範囲をシミュレーションによりユーザにまとめて適当な時期に提示できる。
【００４０】
また、本実施形態のシミュレーションシステムは、上記の要素関係テーブルにおいて成立条件または成立結果の一部のみが成立した未成立の要素関係レコードを未成立要素関係として格納する未成立要素関係記憶部をさらに備えてもよい。
【００４１】
このような構成により、後からまとめて未成立要素関係を取得してユーザに提示することができるため、ユーザの入力した生体内要素の要素状態に対して、どのような生体内要素の要素状態を追加すればさらに生体内ネットワークへの影響範囲が広がるかをユーザにまとめて適当な時期に提示できる。
【００４２】
本実施形態のシミュレーションシステムは、上記の要素データとして、生体内要素の名称または要素状態のうち片方のみが同一である１以上の互いに異なる要素データを含むことを許容するように構成してもよい。
【００４３】
このような構成により、同一の一つの生体内要素が複数の要素状態を持ち得る生体内ネットワークを扱うことができるため、生体内要素の要素状態の変化によって、どの生体内要素間のどのような要素関係が成立し、さらにどの生体内要素がどのような状態変化を起こすかといった、連鎖的な影響範囲を生体内の実際の現象を精度よく反映する形で把握することができる。
【００４４】
また、本実施形態のシミュレーションシステムにおいて、上記の生体内要素は、遺伝子、ＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質、低分子化合物、イオンおよびこれらの複合体からなる群より選ばれる１種以上の生体内要素を含み、上記の要素状態は、リン酸化、イオン化、ＧＴＰ結合化、ＧＤＰ結合化、脱リン酸化、活性化、不活性化、発現活性化、発現抑制化、結合、分解、転写、翻訳、細胞内局在、生体内組織名、環境条件およびこれらの複合条件からなる群より選ばれる１種以上の要素状態を含むことができる。
【００４５】
このような構成により、多様な種類の生体内要素または要素状態を扱うことができるため、生体内要素の要素状態の変化によって、どの生体内要素間のどのような要素関係が成立し、さらにどの生体内要素がどのような状態変化を起こすかといった、連鎖的な影響範囲を生体内の実際の現象を精度よく反映する形で把握することができる。
【００４６】
また、本実施形態のシミュレーションシステムにおいて、上記の出力部は、上記の要素データ記憶部に格納された上記の要素データの変化過程を取得し、上記の成立要素関係記憶部に格納された上記の要素関係の成立過程を取得し、上記のユーザの要求に応じ追加または更新した一以上の上記の要素データによる影響を表すシミュレーション結果を作成して上記のユーザに提示するように構成してもよい。
【００４７】
このような構成により、上記の要素データの変化過程と、上記の要素関係の成立過程とをまとめてユーザに提示することができるため、わかりやすい形でシミュレーション結果をユーザに提示することができる。
【００４８】
また、本実施形態のシミュレーションシステムにおいて、上記の出力部は、上記の未成立要素関係記憶部に格納された上記の要素関係の未成立関係を取得し、上記のユーザの要求に加えて追加または更新した一以上の上記の要素データにより影響が及ぶ可能性のある範囲を表すシミュレーション結果をさらに作成して上記のユーザに提示するように構成してもよい。
【００４９】
このような構成により、上記の未成立要素関係を取得してユーザに提示することができるため、ユーザの入力した生体内要素の要素状態に対して、どのような生体内要素の要素状態を追加すればさらに生体内ネットワークへの影響範囲が広がるかをわかりやすい形でユーザに提示できる。
【００５０】
また、上記のシミュレーションシステムにおいて、上記の出力部は、上記のシミュレーション結果を、上記の要素関係の成立過程の成立順に関連づけられた表示順によるアニメーションとして作成して上記のユーザに提示するように構成してもよい。
【００５１】
このような構成により、上記の要素関係の成立過程の成立順を反映するアニメーションをユーザに提示することができるため、さらにわかりやすい形でシミュレーション結果をユーザに提示することができる。
【００５２】
また、本実施形態のシミュレーションシステムは、互いに関連づけられた要素データと、実験条件と、実験結果とを含む実験データを格納する実験結果対応記憶部をさらに備え、上記の要素状態更新部は、ユーザの要求に応じ、一以上の実験条件および実験結果からなる組合せを取得し、上記の実験結果対応記憶部から上記の組合せに関連付けられた要素データを取得し、生体内ネットワークの要素データを追加または更新するように構成してもよい。
【００５３】
このような構成により、実験条件および実験結果からなる組合せに対応する要素データを取得し、生体内ネットワークの要素データを追加または更新することができるため、実験条件および実験結果からなる組合せに対応する生体内要素の状態変化による生体内ネットワークへの影響の内容とその範囲をシミュレーションにより提示できる。
【００５４】
また、本実施形態の表示システムは、複数の生体内要素を含み、生体内要素間の状態変化と、状態変化前の原因要素と、状態変化後の結果要素とにより表される要素関係によりこの生体内要素間の関係を記述した生体内ネットワークモデルを表示対象とする表示システムであって、生体内要素の名称と、その生体内要素の化学的状態または物理的状態を表す要素状態とを含む要素データからなる原因要素および結果要素と、この要素関係が成立するための単数または複数の要素データからなる成立条件と、を関連づけて要素関係として表示する出力部を備える表示システムであってもよい。
【００５５】
このような構成により、生体内ネットワークモデルを構成する要素データと、要素関係の成立条件とをまとめてユーザに提示することができるため、生体内ネットワークモデル内の要素データ同士の連鎖がわかりやすい形で生体内ネットワークモデルをユーザに提示することができる。
【００５６】
また、本実施形態のデータベースは、複数の生体内要素を含み、生体内要素間の状態変化と、状態変化前の原因要素と、状態変化後の結果要素とにより表される要素関係によりこの生体内要素間の関係を記述した生体内ネットワークモデルを蓄積するデータベースであって、要素データを格納する要素テーブルと、１以上の原因要素の要素データにより指定される成立条件と、この成立条件を満たすときに生成される結果要素の要素データとを含む要素関係テーブルと、を備えるデータベースであってもよい。
【００５７】
このような構成を備えるデータベースを用いることにより、生体内要素の要素関係が成立するための条件を考慮して上記の生体内ネットワークのシミュレーションを精度よく行うことができる。
【００５８】
また、本実施形態のプログラムは、コンピュータに、複数の生体内要素を含み、生体内要素間の状態変化と、状態変化前の原因要素と、状態変化後の結果要素とにより表される要素関係により上記の生体内要素間の関係を記述した生体内ネットワークモデルを解析対象とし、いずれかの生体内要素の状態が変動したときに生体内要素間の要素関係がどのように変化するかを解析させるためのプログラムであって、上記のコンピュータを、生体内要素の名称と、その生体内要素の化学的状態または物理的状態を表す要素状態とを含む要素データを複数有する上記の生体内ネットワークモデルを取得するネットワーク情報取得手段と、ユーザの要求に応じ、一以上の上記の要素データを追加または更新する要素状態更新手段と、上記の要素状態更新部による要素状態の更新を考慮して上記の生体内ネットワークに含まれる要素データを順次更新し、上記の生体内ネットワークにおける要素関係を再構築するネットワーク更新手段と、再構築された生体内ネットワークモデルに関する情報を上記のユーザに提示する出力手段と、として機能させるプログラムとしてもよい。
【００５９】
このような構成により、コンピュータに、生体内要素の要素状態の変化によって生体内要素間の要素関係がどのように変化するかを把握させることができるため、ユーザの要求に応じて追加または更新された一以上の要素データにはじまる生体内ネットワークの変化を連鎖的に把握させることができ、生体内ネットワークの変化を精度よく把握させることができる。
【００６０】
本明細書では、要素関係とは、生体内要素間の状態変化と、状態変化前の原因要素と、状態変化後の結果要素とにより表される関係を意味するものとする。そして、生体内ネットワークとは、複数の生体内要素を含み、生体内要素間の状態変化と、状態変化前の原因要素と、状態変化後の結果要素とにより表される要素関係により前記生体内要素間の関係を記述したものとする。さらに、生体内ネットワークシミュレーションシステムとは、生体内ネットワークを解析対象とし、いずれかの生体内要素の状態が変動したときに生体内要素間の要素関係がどのように変化するかを解析するシステムであるものとする。
【００６１】
ここで、本明細書では、要素関係の成立条件を単に成立条件とも呼ぶ。この要素関係の成立条件は、要素関係が成立するために満たすべき一つまたは複数の生体内要素と要素状態とを含む要素データの組合せである。また、本明細書では生体内要素のことを単に要素と呼ぶことがある。さらに、本明細書では、要素データとは、生体内要素と、その生体内要素の要素状態とを含む概念であるとする。また、要素データには、さらに他のデータが含まれていてもよい。たとえば、連鎖数に関するデータが含まれていてもよい。あるいは関連するジャーナルの情報が含まれていてもよい。
【００６２】
そして、本明細書では、生体内要素とは、遺伝子、ＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質、低分子化合物、イオンおよびこれらの複合体などの生体内に存在する任意の分子を意味する。生体内要素には天然高分子からなるものが多いが、特にタンパク質、脂質、糖質、天然高分子に限られず、低分子であってもよく、無機物であってもよく、金属イオンなどであってもよいものとする。
【００６３】
また、本明細書では、要素状態とは、リン酸化、イオン化、ＧＴＰ結合化、ＧＤＰ結合化、脱リン酸化、活性化、不活性化、発現活性化、発現抑制化、結合、分解、転写、翻訳、細胞内局在、生体内組織名、環境条件およびこれらの複合条件などの生体内要素が取りうる物理的状態または化学的状態を意味するものとする。
【００６４】
また、本明細書では、原因要素とは、ある要素関係の成立条件を構成する単数または複数の要素データを意味する。すなわち、原因要素とは、状態変化前の要素データの組である。
【００６５】
また、本明細書では、結果要素とは、ある要素関係の成立結果を構成する単数または複数の要素データを意味する。すなわち、結果要素とは、状態変化後の要素データの組である。
【００６６】
また、下流側へのシミュレーションを行う場合には、この要素関係が成立条件を満たしたときその要素関係は成立したというものとする。そして成立した結果変化して得られる一つまたは複数の生体内要素と要素状態とを含む要素データの組合せを成立結果と呼ぶ。このとき、要素関係の成立条件は、一つまたは複数の原因要素を含んでいる。また、要素関係の成立結果は、一つまたは複数の結果要素を含んでいる。
【００６７】
あるいは後述するように、上流側へのシミュレーションを行う場合には、この要素関係が成立結果を満たしたとき、その要素関係は成立したという。そして、下流側へのシミュレーションのときとは異なり、成立した要素関係を介してこの成立結果に変化し得る一つまたは複数の生体内要素と要素状態とを含む要素データの組合せを成立条件と呼ぶ。このときも、要素関係の成立条件は、一つまたは複数の原因要素を含んでいる。また、要素関係の成立結果は、一つまたは複数の結果要素を含んでいる。
【００６８】
また、連鎖とは、ある要素関係の成立と生体内要素の要素状態の変化とのつながりのことである。連鎖数とは連鎖の数である。
【００６９】
また、本明細書では、データベースのことを単にＤＢとも記載する。
【００７０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００７１】
＜第１の実施の形態＞
図１は、本実施形態における生体内ネットワークシミュレーションシステムの構成を示すブロック図である。
【００７２】
生体内ネットワークシミュレーションシステム１０は、ユーザの入力した生体内要素と要素状態とを含む要素データに基づき、複数の生体内要素を含む生体内ネットワークモデルを構成する要素関係テーブルを蓄えた生体内ネットワークモデルデータベース２３を参照し、要素関係の成立条件を考慮して連鎖を検索することによりシミュレーションを行う。
【００７３】
この連鎖を検索する際、成立した要素関係の成立過程と追加または更新される要素状態の変化過程とを検索過程として順次保持しておく。この検索過程をもとに、ネットワークを再構成しユーザに提示することで、要素状態変化によって起こる生体内ネットワークの連鎖的な変化を把握することができる。また、検索過程をもとに、どのような生体内要素の要素状態を追加すればさらに生体内ネットワークへの影響範囲が広がるかもユーザに提示することができる。
【００７４】
具体的には、生体内ネットワークシミュレーションシステム１０は、生体内要素の名称と、その生体内要素の化学的状態または物理的状態を表す要素状態とを含む要素データを複数有する生体内ネットワークモデルを取得するネットワーク情報取得部１２３と、ユーザからの入力を受け取る入力部１１と、ユーザの要求に応じ、一以上の要素データを追加または更新する要素状態更新部１８と、要素状態更新部による要素状態の更新を考慮して生体内ネットワークに含まれる要素データを順次更新し、生体内ネットワークにおける要素関係を再構築するネットワーク更新部１９と、生体内要素と要素関係の情報からなる要素関係テーブルを蓄積した生体内ネットワークモデルＤＢ２３と、生体内ネットワーク中の連鎖の検索における要素状態の変化過程を保持する要素状態記憶部２１と、生体内ネットワーク中の連鎖の検索における要素関係の成立過程を保持する成立要素関係記憶部２２と、要素状態の変化過程および要素関係の成立過程の結果からネットワークを再構成する表示処理部１３と、ネットワークなどをユーザに表示するディスプレイ装置１４とで構成される。
【００７５】
また、ネットワーク情報取得部１２３があらかじめ生体内ネットワークモデルＤＢ２３から取得した生体内ネットワークの情報を格納しているネットワーク情報記憶部２７を設けてもよい。このとき、ネットワーク取得部１２３は、生体内ネットワークモデルＤＢ２３にアクセスする代わりに、ネットワーク情報記憶部２７にアクセスし、生体内ネットワークモデルを取得してもよい。
【００７６】
本実施形態においては、ネットワーク取得部１２３を介して生体内ネットワークモデル２３にアクセスする形態を中心に説明するが、特にこのような形態に限定する趣旨ではない。すなわち、ネットワーク取得部１２３を介してネットワーク情報記憶部２７から取得したデータは、生体内ネットワークモデル２３から取得したデータの代わりに、本実施形態において言及するいずれの機能ブロックにおいても好適に用いることができる。
【００７７】
また、本発明においては、他の実施形態においても、本実施形態と同様に、ネットワーク情報取得部はあらかじめ生体内ネットワークモデルＤＢから取得した生体内ネットワークの情報を格納しているネットワーク情報記憶部を設けてもよい。他の実施形態においても同様に、ネットワーク取得部は、生体内ネットワークモデルＤＢにアクセスする代わりに、ネットワーク情報記憶部にアクセスし、生体内ネットワークモデルを取得してもよい。
【００７８】
なお、ネットワーク情報取得部１２３と、要素状態更新部１８と、ネットワーク更新部１９とは、生体内ネットワーク中の連鎖を検索する検索部１２を構成している。
【００７９】
また、表示処理部１３と、ディスプレイ装置１４とは、再構築された生体内ネットワークモデルに関する情報をユーザに出力する出力部１７を構成している。ここで、出力部１７に含まれる出力装置は、ディスプレイ装置１４に限る趣旨ではない。例えば、ブラウン管ディスプレイや液晶ディスプレイやプラズマディスプレイパネルなどを用いるディスプレイ装置の代わりに、インクジェットプリンタやレーザプリンタなどのような各種プリンタを用いても良く、あるいはインターネットやＷＡＮやＬＡＮなどの各種ネットワーク上のホームページなどに結果を表示するためにモデムやルータなどの出力装置を利用してもよい。
【００８０】
生体内ネットワークシミュレーションシステム１０の各構成要素は、プログラム制御によりコンピュータ上で動作するように構成されたソフトウエアとハードウェアが協同して具体的に実現する要素である。
【００８１】
ここで、生体内ネットワークモデルＤＢ２３は、生体内要素名などの生体内要素に関する情報と、成立条件や結果要素などの要素関係に関する情報を蓄積する。生体内ネットワークモデルＤＢ２３は、本実施形態のシステムに内蔵されたＣＰＵのキャッシュやメモりやＨＤなどの記録媒体に格納されていてもよいが、特に内蔵に限定されるものではなく、ＦＤ、ＣＤ、ＭＤ、ＭＯ、ＤＶＤなどの記録媒体に格納されていてもよく、インターネットに接続するサーバー内に格納されていてもよい。
【００８２】
また、生体内ネットワークモデルＤＢ２３の構築方法は、特に限定されず、例えば東京大学医科学研究所ヒトゲノム解析センターの提供する各種分子生物学関連データベースを利用することができる。また、こういった情報や論文などを参考に、生物学研究者が独自のデータを作成してもよい。
【００８３】
また、要素状態記憶部２１は、要素状態更新部１８とネットワーク更新部１９とを含む検索部１２が生体内ネットワーク中の連鎖を検索した際、要素関係の成立によって変化した要素状態の変化過程を保持する。
【００８４】
また、成立要素関係記憶部２２は、要素状態更新部１８とネットワーク更新部１９とを含む検索部１２が生体内ネットワーク中の連鎖を検索した際、要素状態の変化によって成立した要素関係の成立過程を保持する。
【００８５】
要素状態記憶部２１、成立要素関係記憶部２２とも、本実施形態のシステムに内蔵されたＣＰＵのキャッシュやメモりやＨＤなどの記録媒体であってもよいが、特に内蔵に限定されるものではなく、ＦＤ、ＣＤ、ＭＤ、ＭＯ、ＤＶＤなどの記録媒体であってもよく、インターネットに接続するサーバー内のフォルダであってもよい。
【００８６】
次に、これらの構成要素の動作の概略を示す。
【００８７】
入力部１１は、ユーザから要素データを受け取り、ネットワーク情報取得部１２３と、要素状態更新部１８と、ネットワーク更新部１９と、を含む検索部１２に渡す（１１０１２）。
【００８８】
検索部１２は、入力部１１から要素データを受け取り（１１０１２）、ネットワーク情報取得部１２３により生体内ネットワークモデルＤＢ２３を参照し（２３０１２）、成立条件を考慮しながら連鎖を検索する。連鎖の検索は、次のように行う。生体内ネットワークモデルＤＢ２３を参照し、要素状態更新部１８とネットワーク更新部１９により要素関係が成立するか検証する。成立した場合、結果要素をもとに、さらに要素関係を検証し、成立する要素関係がなくなるまで順次検索する。検索部１２は、要素関係の成立過程を要素状態更新部１８により成立要素関係記憶部２２に保持し（１２０２２）、要素状態の変化過程をネットワーク更新部により要素状態記憶部２１に保持する（１２０２１）。検索が終了した時点で、表示処理部１３に通知する（１２０１３）。
【００８９】
出力部１７は、検索部１２により検索した結果からネットワークを再構成し、ユーザに結果を出力する。結果の出力は以下のように行う。表示処理部１３は、成立要素関係記憶部２２と要素状態記憶部２１とを参照し（２２０１３、２１０１３）、ネットワークを再構成し表示するためのノードやアークの位置やなどの情報を作成し、ディスプレイ装置１４に渡す（１３０１４）。
【００９０】
ディスプレイ装置１４は、表示処理部１３により渡された情報を受け取り（１３０１４）、ユーザに提示する。
【００９１】
生体内ネットワークシミュレーションシステム１０は、次のように動作する。まず、入力部１１が、ユーザから要素と要素状態を受け取り検索部１２に渡す。次に、検索部１２は、ネットワーク情報取得部１２３により生体内ネットワークモデルＤＢ２３を参照し、成立条件を考慮しながら連鎖を検索する。その検索過程を、要素状態更新部１８とネットワーク更新部１９とにより要素状態記憶部２１と成立要素関係記憶部２２とに保持する。検索部１２は、検索が終了したことを、出力部１７の構成要素である表示処理部１３に知らせる。次に、表示処理部１３は、要素状態記憶部２１と成立要素関係記憶部２２の情報をもとに、ネットワークを表示するための情報を作成し、ディスプレイ装置１４に渡し、ディスプレイ装置１４はネットワークを表示する。
【００９２】
次に、図１を参照して本実施の形態の全体の動作についてさらに詳細に説明する。
【００９３】
まず、入力部１１は、ユーザから一つまたは複数の生体内要素と要素状態の組を含む要素データの指定を受け取る。また、最大連鎖数が指定されていれば受け取る。受け取った情報を検索部１２に渡す（１１０１２）。
【００９４】
ユーザが興味のある要素データを一つまたは複数指定する。また、特定の生体内要素における全ての要素状態や、特定の要素状態の全ての生体内要素といった指定をすることができる。最大連鎖数は、検索する連鎖数を指定する。
【００９５】
図５は、本実施形態における入力部１１より指定された情報を得るための画面の一例を示す図である。入力部１１は、例えばこのようなグラフィカルユーザインタフェースを通じて、ユーザの指定を受け取る。このグラフィカルユーザインタフェースは、要素データの指定部分と最大連鎖数の指定部分とからなる。要素データの指定部分は、追加ボタンを押すことで要素と要素状態とを追加でき、複数の要素データを指定できる。さらに、全ての要素や要素状態を指定する際は「＊」を指定する。
【００９６】
この指定方法は一例であり、生体内ネットワークモデルＤＢ２３をあらかじめ参照し、要素や要素状態を一覧から選択するなどしてもよい。一方、最大連鎖数の指定部分は、最大連鎖数の指定をするか否か、指定する場合の連鎖数を指定する。この指定方法は一例であり、あらかじめ最大連鎖数を設定しておいてもよいし、最大連鎖数を指定しなくともよい。図５の例の場合、入力部１１は、要素「Ａ」・要素状態「リン酸化」、要素「Ｂ」・要素状態「リン酸化」、要素「Ｉ」・要素状態「イオン化」の三つの生体内要素と要素状態と、最大連鎖数「５」を受け取る。受け取った要素データと、最大連鎖数を検索部１２に渡す。
【００９７】
図１に戻り、次に、検索部１２は、入力部１１から要素データを受け取る。また、最大連鎖数の指定があれば受け取る（１１０１２）。次に、ネットワーク情報取得部１２３により生体内ネットワークモデルＤＢ２３を参照し（２３０１２）、要素関係の成立条件を考慮し連鎖を検索する。また、検索部１２は、この検索過程を要素状態更新部１８とネットワーク更新部１９とにより要素状態記憶部２１と成立要素関係記憶部２２とに保持する（１２０２１、１２０２２）。連鎖の検索が終了した時点で、検索が終了したことを、出力部１７の構成要素である表示処理部１３に通知する（１２０１３）。
【００９８】
生体内ネットワークモデルＤＢ２３は、生体内ネットワークにおける生体内要素と要素関係に関する情報を蓄積する要素テーブルと要素関係テーブルを持つ。要素テーブルは、生体内ネットワークにおける生体内要素の情報を示し、各生体内要素を識別する要素名、種類を持つ。
【００９９】
生体内要素を識別する情報は要素名でなく要素を示すＩＤであってもよい。また、このほかに要素名の別名や機能分類などを含んでもよい。要素関係テーブルは、二つの生体内要素の関係を示し、各要素関係を識別する関係名、接続元生体内要素名、接続先生体内要素名、成立条件、結果要素をもつ。要素関係を識別する情報は関係名でなく要素関係を示すＩＤであってもよい。また、このほかに要素関係の分類などを含んでもよい。
【０１００】
図２は、生体内ネットワークモデルデータベースの一例を示す図である。この生体内ネットワークモデルＤＢは、要素テーブルと要素関係テーブルとから成る。要素テーブルには、要素名と種類を蓄積する。例えば、一レコード目は、要素名が「Ａ」で種類が「タンパク質」である生体内要素をあらわす。要素関係テーブルには、関係名、接続元要素名、接続先要素名、成立条件、成立時要素状態（接続先要素名と組合せて結果要素を構成する）を蓄積する。例えば、一レコード目は、関係名が「アーク１」で、接続元要素名を「Ａ」とし接続先要素名を「ＡＢ」とする要素関係である。成立条件から、要素「Ａ」が要素状態「リン酸化」であるとの原因要素、および、要素「Ｂ」が要素状態「リン酸化」であるとの原因要素がともに存在すれば、この要素関係は成立し、要素「ＡＢ」が要素状態「結合」となる結果要素が得られることを示している。
【０１０１】
ここで、成立条件は、複数の生体内要素と要素状態の組合せを含む要素データを、論理演算子で指定する。成立条件には、接続元要素に関する要素データを含む。例えば、図中の関係名「アーク１」の成立条件は、接続元要素「Ａ」に関する要素状態「リン酸化」を条件とし、さらに、接続元要素でない「Ｂ」に関する要素状態「リン酸化」を論理積で指定している。このように、複数の生体内要素の要素状態変化を条件に設定できる。また、図中のアーク１０のように、成立条件が不明な要素関係があっても良い。
【０１０２】
また、結果要素の成立時要素状態は、要素関係成立時の接続先要素の要素状態を指定する。図中のアーク１０のように、結果要素の成立時要素状態が不明な要素関係があっても良い。
【０１０３】
要素状態記憶部２１は、検索部１２で連鎖を検索する際、順次成立した要素関係によって生じた要素状態の変化過程を保持する。保持する情報は、生体内要素、要素状態といった要素データ、要素状態の変化が起きた連鎖数、その要素状態の検索状況である。
【０１０４】
図４は、本実施形態における要素状態記憶部と成立要素関係記憶部の一例を示す図である。要素状態記憶部２１の一例を図４（１）に示す。要素状態テーブルを持ち、要素名、要素状態、要素状態の変化が起きた連鎖数、検索状況（読込済みか否かを記録するフィールド）を保持する。検索状況とは、検索部１２が、当該レコードの要素状態に基づいて、連鎖を検索したか否かの経過情報である。例えば、一レコード目は、要素「Ａ」で要素状態「リン酸化」である生体内要素が、連鎖数「０」の時に状態変化が起き、既に要素状態に基づいて連鎖を検索したことを表している。
【０１０５】
成立要素関係記憶部２２は、検索部１２での連鎖の検索によって順次成立した要素関係の成立過程を保持する。保持する情報は、関係名、成立条件、成立時に状態変化する結果要素、要素関係の成立状態、成立時の連鎖数である。
【０１０６】
成立要素関係記憶部２２の一例を図４（２）に示す。成立要素関係テーブルを持ち、関係名、成立条件、成立時に状態変化する要素名、成立時の要素状態（成立時の要素名と組み合わせて結果要素を構成する）、要素関係の成立状態、成立した連鎖数を保持する。成立条件の欄は、検索部１２での連鎖の検索において、要素状態の変化があった場合には書き換えられる。要素状態の変化があった場合、対応部分を「Ｔｒｕｅ」に置き換える。成立時に状態変化する要素名は、生体内ネットワークモデルＤＢ２３の当該要素関係の接続先要素である。
【０１０７】
例えば、一レコード目は、関係名「アーク１」であり、成立条件を参照するとアーク１に対応する全ての要素状態はすでに変化しており、アーク１は成立し、成立した連鎖数は「１」であることを表している。この方法は一例であり、変化した要素状態を保持する属性を別に用意してもよい。
【０１０８】
次に、検索部１２の動作を図１９のブロック図と図３のフローチャートを参照して詳細に説明する。
【０１０９】
図１９は、本実施形態における検索部１２の構成を示したブロック図である。検索部１２は、要素状態の変化を要素状態記憶部２１に書き込む要素状態書込部１２１と、要素状態記憶部２１から要素状態を読み込む要素状態読込部１２２と、生体内ネットワークモデルＤＢ２３より連鎖に関係のある要素関係を抽出し成立要素関係記憶部２２に書き込むネットワーク情報取得部１２３と、成立要素関係記憶部２２に要素状態の変化を書き込む要素状態変更部１２４と、成立要素関係記憶部２２の要素関係が成立するか検証する要素関係検証部１２５とで構成されている。なお、要素状態書込部１２１と要素状態読込部１２２とは要素状態更新部１８を構成し、要素状態変更部１２４と要素関係検証部１２５とはネットワーク更新部１９を構成する。
【０１１０】
要素状態書込部１２１は、要素と要素状態を含む要素データを要素状態記憶部２１に書き込む。要素状態書込部１２１は、次のように動作する。入力部１１よりユーザが指定した要素データを受け取り（１１０１２１）、要素データを要素状態記憶部２１に書き込む（１２１０２１）。また、要素関係検証部１２５より成立時に状態変化する要素と要素状態からなる結果要素の要素データ、現在検索中の連鎖数を受け取り（１２５０１２１）、要素データと連鎖数を書き込む。次に、現在検索中の連鎖数を要素状態読込部１２２に渡す（１２１０１２２）。
【０１１１】
要素状態読込部１２２は、現在検索中の連鎖における要素と要素状態を含む要素データを要素状態記憶部２１より読み込む。次のように動作する。要素状態読込部１２２は、要素状態書込部１２１より現在検索中の連鎖数を受け取り（１２１０１２２）、要素状態記憶部２１を参照し、検索中の連鎖数をもとに要素データを読み込む（２１０１２２）。この要素データと現在検索中の連鎖数をネットワーク情報取得部１２３に渡す（１２２０１２３）。
【０１１２】
ネットワーク情報取得部１２３は、現在検索中の連鎖に関連する要素関係を生体内ネットワークモデルＤＢ２３より抽出し、成立要素関係記憶部２２に書き込む。ネットワーク情報取得部１２３は、次のように動作する。要素状態読込部１２２より要素と要素状態を含む要素データと現在検索中の連鎖数を受け取る（１２２０１２３）。次に生体内ネットワークモデルＤＢ２３を参照し、受け取った要素データを原因要素として成立条件に含む要素関係を抽出する（２３０１２３）。次に抽出した要素関係を成立要素関係記憶部２２に書き込む（１２３０２２）。次に、受け取った要素データ、現在検索中の連鎖数を要素状態変更部１２４に渡す（１２３０１２４）。
【０１１３】
要素状態変更部１２４は、要素状態が変化したことを成立要素関係記憶部２２の成立条件の欄に書き込む。次のように動作する。要素状態変更部１２４は、ネットワーク情報取得部１２３より要素と要素状態を含む要素データ、現在検索中の連鎖数を受け取る（１２３０１２４）。次に、成立要素関係記憶部２２の要素関係条件の欄の受け取った要素データに対応する部分を書き換える（１２４０２２）。次に要素関係検証部１２５に現在検索中の連鎖数を渡す（１２４０１２５）。
【０１１４】
要素関係検証部１２５は、成立要素関係記憶部２２の成立条件を参照し要素関係が成立しているか否か検証する。次のように動作する。要素関係検証部１２５は、要素状態変更部１２４より現在検索中の連鎖数を受け取る（１２４０１２５）。次に、成立要素関係記憶部２２を参照し（２２０１２５）、各要素関係の成立条件の情報から要素関係が成立したかを検証する。成立した要素関係がある場合、現在検索中の連鎖数を成立要素関係記憶部２２に書き込み（１２５０２２）、その要素関係の接続先要素と要素状態の組からなる結果要素の要素データと、現在検索中の連鎖数を要素状態書込部１２１に渡す（１２５０１２１）。
【０１１５】
図３は、本実施形態のシミュレーションシステムの動作を示すフローチャート図である。図３のフローチャートを用いて、検索部１２の処理過程を説明する。
【０１１６】
まず、要素データを要素状態記憶部２１に書き込み、最大連鎖数を保持し、現在検索中の連鎖数の初期化を行う（ステップＳ１）。次に、要素状態読込部１２２が、要素データを読み込む（ステップＳ２）。次に、ネットワーク情報取得部１２３が、この要素データに関連する要素関係を生体内ネットワークモデルＤＢ２３より抽出し、成立要素関係記憶部２２に書き込む（ステップＳ３）。次に、要素状態変更部１２４が、要素データの要素または要素状態が変化したことを成立要素関係記憶部２２に書き込む（ステップＳ４）。
【０１１７】
次に、要素関係検証部１２５が、成立要素関係記憶部２２の要素関係が成立するか検証し、成立した要素関係の結果要素を読み込む（ステップＳ５）。次に、要素状態書込部１２１が、得られた結果要素を要素状態記憶部２１に書き込む（ステップＳ６）。そして、現在検索中の連鎖数を増やす（ステップＳ７）。次に、要素状態記憶部２１に未読込の要素データがあり、かつ、現在検索中の連鎖数が最大連鎖数より小さければ、ステップＳ２へ進み引き続き連鎖を検索し、そうでなければ次のステップＳ９へ進む（ステップＳ８）。
【０１１８】
続けて、要素状態読込部１２２は、未読込の要素データが要素状態記憶部２１にあれば読み込む（ステップＳ９）。ネットワーク情報取得部１２３が、この要素データと関連する要素関係を抽出し、成立要素関係記憶部２２に書き込む（ステップＳ１０）。
【０１１９】
次いで、上記の各ステップを詳細に説明する。
【０１２０】
ステップＳ１）まず、入力された要素データを要素状態記憶部２１に書き込み、最大連鎖数、現在検索中の連鎖数を初期化する。
【０１２１】
要素状態書込部１２１が、入力部１１より（１１０１２１）受け取った要素データを、要素状態記憶部２１に書き込む（１２１０２１）。
【０１２２】
例えば、入力部１１で図５のように要素「Ａ」・要素状態「リン酸化」、要素「Ｂ」・要素状態「リン酸化」、要素「Ｉ」・要素状態「イオン化」と指定された場合、要素状態記憶部２１にそれぞれを書き込み、そのときの連鎖数は「０」、読込属性は空とする。
【０１２３】
検索部１２が変数Ｎと変数ｎを初期化する。変数Ｎは最大連鎖数であり、入力部１１より受け取った最大連鎖数があれば代入し、なければ、十分大きな値を代入する。変数ｎは現在検索中の連鎖数であり、「０」を代入する。例えば、入力部１１から最大連鎖数「５」を受け取った場合、Ｎ＝５、ｎ＝０とする。
【０１２４】
現在検索中の連鎖数ｎを要素状態読込部１２２に渡す（１２１０１２２）。
【０１２５】
ステップＳ２）次に、要素状態読込部１２２が、現在検索中の連鎖数で変化する要素データを要素状態記憶部２１から読み込む。
【０１２６】
要素状態読込部１２２が、現在検索中の連鎖数ｎを受け取り（１２１０１２２）、要素状態記憶部２１を参照し連鎖数ｎの未読込の要素データがあれば読み込む（２１０１２２）。この時、要素状態記憶部２１の読み込んだレコードの読込属性に読込済みであることを書き込む。読み込んだ要素データをネットワーク情報取得部１２３に渡す（１２２０１２３）。
【０１２７】
例えば、ｎが「０」であれば、要素「Ａ」・要素状態「リン酸化」、要素「Ｂ」・要素状態「リン酸化」、要素「Ｉ」・要素状態「イオン化」の三つ、現在検索中の連鎖数ｎ＝０を読み込み、これらのレコードの読込属性に「済み」と書き込む。読み込んだ三つの要素と要素状態の組、ｎ＝０をネットワーク情報取得部１２３に渡す。
【０１２８】
ステップＳ３）次に、受け取った要素データに関連する要素関係を生体内ネットワークモデルＤＢ２３より抽出し、成立要素関係記憶部２２に書き込む。
【０１２９】
ネットワーク情報取得部１２３が、要素データ、現在検索中の連鎖数を受け取る（１２２０１２３）。次に、生体内ネットワークモデルＤＢ２３を参照し（２３０１２３）、要素データを原因要素として成立条件に含む要素関係があれば抽出する。次に、成立要素関係記憶部２２に抽出した要素関係が書き込まれていなければ書き込む（１２３０２２）。
【０１３０】
例えば、要素「Ａ」・要素状態「リン酸化」、要素「Ｂ」・要素状態「リン酸化」、要素「Ｉ」・要素状態「イオン化」の三つの要素データ、現在検索中の連鎖数ｎ＝０を受け取った場合を考える。図２のような生体内ネットワークモデルＤＢ２３の要素関係テーブルを参照し、成立条件に要素「Ａ」・要素状態「リン酸化」を含む要素関係「アーク１」、「アーク２」と、成立条件に要素「Ｂ」・要素状態「リン酸化」を含む要素関係「アーク１」、「アーク２」、「アーク９」、「アーク１１」と、成立条件に要素「Ｉ」・要素状態「イオン化」を含む要素関係「アーク３」を抽出する。次に、これら要素関係の関係名、成立条件、成立時に状態変化する要素と成立時の要素状態との組からなる結果要素を成立要素関係記憶部２２に書き込み、成立属性は空とする。成立時に状態変化する要素とは、要素関係の接続先要素である。
【０１３１】
ここで、ネットワーク情報取得部１２３は、要素と要素状態を含む要素データを受け取った際、要素状態が「＊」である場合、その要素を成立条件に含む要素関係を全て抽出する。また、要素が「＊」である場合、その要素状態を成立条件に含む要素関係を全て抽出する。例えば、要素「ＡＢ」と要素状態「＊」を受け取った場合、図２のような生体内ネットワークモデルＤＢ２３の要素関係テーブルを参照し、要素「ＡＢ」を含む、要素関係「アーク３」、「アーク４」、「アーク５」、「アーク６」を抽出する。このように、任意の生体内要素や要素状態を受け取った場合でも、成立する可能性のある要素関係を全て抽出することができる。
【０１３２】
さらに、生体内ネットワークモデルＤＢ２３の要素関係テーブルの中で、成立条件の要素状態が不明な場合は、接続元要素の全ての要素状態が設定されたものとして扱う。また、結果要素の成立時要素状態が不明な場合、全ての要素状態として扱う。例えば、図２のような生体内ネットワークモデルＤＢ２３の関係名「アーク１０」の場合、成立条件に「Ｆ（＊）」、結果要素の成立時要素状態に「＊」が設定されているものとして扱う。このように処理することで、成立条件の要素状態が不明な場合や結果要素の成立時要素状態が不明な場合でも、全ての要素状態が設定されたものとして扱うことで、成立する可能性のある要素関係を全て抽出することができる。
【０１３３】
ネットワーク情報取得部１２３は、受け取った要素データ、現在検索中の連鎖数を要素状態変更部１２４に渡す（１２３０１２４）。
【０１３４】
ステップＳ４）次に、要素と要素状態が変化したことを成立要素関係記憶部２２に書き込む。
【０１３５】
要素状態変更部１２４は、要素データ、現在検索中の連鎖数を受け取る（１２３０１２４）。次に、成立要素関係記憶部２２を参照し、要素状態の変更を行う（１２４０２２）。要素状態の変更は次のように行う。成立要素関係記憶部２２の全てのレコードの成立条件の欄の中で、受け取った要素データに対応する部分を、「Ｔｒｕｅ」に置き換える。
【０１３６】
例えば、要素「Ａ」・要素状態「リン酸化」、要素「Ｂ」・要素状態「リン酸化」、要素「Ｉ」・要素状態「イオン化」の三つの要素データ、現在検索中の連鎖数ｎ＝０を受け取った場合を考える。要素「Ａ」・要素状態「リン酸化」に対して、要素関係「アーク１」の成立条件「Ａ（リン酸化）  ＡＮＤ  Ｂ（リン酸化）」の対応部分を書き換え「Ｔｒｕｅ  ＡＮＤ  Ｂ（リン酸化）」とする。同様に要素関係「アーク２」は、「Ｂ（リン酸化）  ＡＮＤ  Ｔｒｕｅ」となる。
【０１３７】
続いて、要素「Ｂ」・要素状態「リン酸化」の対応部分をさらに書き換えると、要素関係「アーク１」は「Ｔｒｕｅ  ＡＮＤ  Ｔｒｕｅ」、関係名「アーク２」は「Ｔｒｕｅ  ＡＮＤ  Ｔｒｕｅ」、要素関係「アーク９」は「Ｔｒｕｅ  ＡＮＤ  Ｄ（リン酸化）」、要素関係「アーク１１」は「Ｄ（リン酸化）  ＡＮＤ  Ｔｒｕｅ」となる。さらに、要素「Ｉ」・要素状態「イオン化」の対応部分を書き換えると、要素関係「アーク３」は「Ｔｒｕｅ  ＡＮＤ  ＡＢ（結合）」となる。
【０１３８】
ここで、要素状態変更部１２４は、要素と要素状態を含む要素データを受け取った際、要素状態が「＊」の場合、その要素が対応していれば「Ｔｒｕｅ」とし、要素が「＊」の場合、その要素状態が対応すれば「Ｔｒｕｅ」とする。また、成立要素関係記憶部２２の成立条件が不明な場合、成立したとみなし成立条件の欄を「Ｔｒｕｅ」とする。
【０１３９】
要素状態変更部１２４は、現在検索中の連鎖数ｎを要素関係検証部１２５に渡す（１２４０１２５）。
【０１４０】
ステップＳ５）次に、成立要素関係記憶部２２を参照し、成立した要素関係があるか検証し、成立した要素関係の結果要素を読み込む。
【０１４１】
要素関係検証部１２５は、現在検索中の連鎖数ｎを入力に（１２４０１２５）、成立要素関係記憶部２２を参照し（１２５０２２）、成立条件を満たしているか確認し、要素関係が成立するか否か検証する。成立条件を検証するには、成立要素関係記憶部２２の成立条件のうち「Ｔｒｕｅ」の部分に着目し論理式を評価し、論理式が真であればその要素関係は成立する。成立した要素関係があれば、成立要素関係記憶部２２の連鎖数属性に現在検索中の連鎖数ｎ＋１を書き込み、成立属性に「済み」と書き込み、成立時に状態変化する要素と要素状態の変化を成立要素関係記憶部２２から読み込む（２２０１２５）。
【０１４２】
例えば、現在検索中の連鎖数ｎ＝０を受け取る。成立要素関係記憶部２２を参照し、要素関係「アーク１」と要素関係「アーク２」の成立条件の論理式を評価した結果、真である場合、関係名「アーク１」と関係名「アーク２」が成立していることが分かる。この場合、成立要素関係記憶部２２の対応するレコードに、連鎖数が「１」で成立属性に「済み」と書き込み、要素「ＡＢ」・要素状態「結合」の結果要素の要素データを読み込む。
【０１４３】
要素関係検証部１２５は、成立時に状態変化する結果要素の要素データ、現在検索中の連鎖数を要素状態書込部１２１に渡す（１２５０１２１）。
【０１４４】
ステップＳ６）成立した結果要素があれば要素状態記憶部２１に書き込む。
【０１４５】
要素状態書込部１２１は、ステップＳ５で成立した要素関係があれば、結果要素の要素データ、現在検索中の連鎖数を受け取り（１２５０１２１）、要素状態記憶部２１に、この要素データが書き込まれていなければ書き込む（１２１０２１）。このとき、連鎖数属性にはｎ＋１を書き込む。例えば、要素「ＡＢ」・要素状態「結合」、現在検索中の連鎖数ｎ＝０を受け取り、この要素・要素状態と連鎖数「１」を書き込み、読込属性は書き込まない。
【０１４６】
ステップＳ７）次に、現在検索中の連鎖数ｎに１を足すことで、現在検索中の連鎖数を増やす。例えば、ｎ＝１となる。
【０１４７】
ステップＳ８）次に、現在検索中の連鎖数が最大連鎖数より小さく、かつ、要素状態記憶部２１に未読込の要素データがある場合、ステップＳ２に進み次の連鎖を検索する。例えば、最大連鎖数Ｎが「５」、現在の連鎖数ｎが「１」であり、要素「ＡＢ」・要素状態「結合」、連鎖数「１」が未読込であれば次の連鎖を検索する。
【０１４８】
次の連鎖では、ステップＳ２において、現在の連鎖数ｎ＝１の未読込の要素データを原因要素として読み込む。例えば、要素「ＡＢ」・要素状態「結合」を読み込む。図２の生体内ネットワークモデルＤＢ２３を参照すると、ステップＳ３で要素関係「アーク３」と要素関係「アーク６」を抽出し、まだ書き込まれていない要素関係「アーク６」のみを書き込む。ステップＳ４で要素関係「アーク３」と要素関係「アーク６」の要素データを変更する。ステップＳ５で「アーク３」と「アーク６」が成立し、要素「ＡＢ」・要素状態「分解」、要素「Ｃ」・要素状態「発現活性」の二つの結果要素を得る。ステップＳ７で、この結果要素を書き込む。
【０１４９】
ステップＳ８で条件に合わない場合、ステップＳ９に進む。
【０１５０】
ステップＳ９）要素状態記憶部２１の未読込の要素データを読み込む。
【０１５１】
要素状態読込部１２２が、検索部１２の指示により、要素状態記憶部２１を参照し、連鎖数に関わりなく、未読込の要素データを読み込む。読み込んだ要素データを要素状態記憶部２１より削除する。
【０１５２】
検索部１２は、要素状態読込部１２２から、読み込んだ要素データを取得する。
【０１５３】
ステップＳ１０）生体内ネットワークモデルＤＢ２３を参照し要素関係を抽出し、成立要素関係記憶部２２に書き込む。
【０１５４】
検索部１２は、ステップＳ９で受け取った要素と要素状態との組を含む要素データをネットワーク情報取得部１２３に渡す。
【０１５５】
ネットワーク情報取得部１２３は、検索部１２から要素データを受け取る。次に、ステップＳ３と同様に、生体内ネットワークモデルＤＢ２３を参照し要素関係を抽出し、成立要素関係記憶部２２に書き込む。
【０１５６】
検索部１２は、検索が終了したことを出力部１６の構成要素である表示処理部１３に通知する（１２０１３）。
【０１５７】
検索部１２は次の特徴を持つ。検索部１２の特徴は、一つの要素に対し複数の要素状態を考慮していることである。
【０１５８】
検索部１２の処理において、一つの要素に対し複数の要素状態を考慮して検索することは重要である。なぜなら、生体内ネットワークでは、一つの生体内要素は同時に様々な要素状態になるからである。例えば、要素「Ａ」と要素「Ｂ」が結合した要素「ＡＢ」と、要素「ＡＢ」を分解する要素「Ｉ」が生体内に同時に存在する場合を考える。このとき、要素「Ｉ」が要素「ＡＢ」を分解するとしても、一度に全ての要素「ＡＢ」が分解されるわけではなく、結合している要素「ＡＢ」も残っている。
【０１５９】
従って、要素「ＡＢ」が結合した状態によって連鎖的におこる状態変化も継続して起きている。つまり、要素「ＡＢ」は同時に「結合」と「分解」という二つの要素状態になる。検索部１２は、連鎖を検索する過程で、要素と要素状態の組を含む要素データをもとに検索することで、一つの生体内要素が同時に複数の要素状態になることを考慮して検索している。
【０１６０】
図１に戻り、次に、表示処理部１３は、成立要素関係記憶部２２と要素状態記憶部２１を参照し（２２０１３、２１０１３）、ネットワークを再構成し表示するためのノードやアークの位置などの情報を作成し、ディスプレイ装置１４に渡す（１３０１４）。
【０１６１】
表示処理部１３は、まず、生体内ネットワークの要素関係一覧と、影響範囲を拡張させるために必要な要素データの一覧である拡張可能要素状態一覧を作成する。次に、表示処理部１３は、要素関係一覧から生体内ネットワークを再構成し、生体内ネットワークを表示するためのノードやアークの位置などの情報を作成する。
【０１６２】
表示処理部１３は、まず、生体内ネットワークの要素関係一覧と、影響範囲を拡張させるために必要な要素データの一覧である拡張可能要素状態一覧を作成する。
【０１６３】
図７は、本実施形態における表示処理部で作成した要素関係一覧と拡張可能要素状態一覧の一例を示す図である。
【０１６４】
図７（１）は、要素関係一覧の一例である。各要素関係の接続元の要素名、その種類、その要素状態、接続先の要素名、その種類、要素状態、検索過程における成立した連鎖数、関連要素、成立条件で構成される。ここで、関連要素とは、成立条件を構成する原因要素のうち、接続元要素以外の原因要素である。
【０１６５】
図７（２）は、拡張可能要素状態一覧の一例である。拡張可能要素状態一覧とは、ユーザが指定した要素状態にどのような要素状態を追加するとさらに影響範囲が広がるかをあらわした表である。拡張可能な要素データ、これによって成立する要素関係の成立条件、接続元の要素名とその要素状態、接続先の要素名とその要素状態で構成される。
【０１６６】
例えば、検索部１２で検索した結果、図４の成立要素関係テーブルになったとする。成立していない要素関係「アーク９」と「アーク１１」の成立条件に注目すると、「Ｔｒｕｅ」になっていない要素「Ｄ」・要素状態「リン酸化」を追加することでこの要素関係が成立し、生体内ネットワークの影響範囲が広がることがわかる。このとき、要素「Ｄ」・要素関係「リン酸化」は拡張可能な要素データとして一覧に含める。
【０１６７】
要素関係一覧は次のように作成する。
【０１６８】
まず、表示処理部１３は、成立要素関係記憶部２２から、成立している要素関係の関係名と連鎖数を読み込む（２２０１３）。次に、ネットワーク情報取得部１２３を介して生体内ネットワークモデルＤＢ２３を参照し、関係名をキーに検索し、接続元要素名およびその要素状態、接続先要素名およびその要素状態、成立条件、を読み込み、要素名をキーに生体内要素の種類を読み込み（２３０１３）、要素関係一覧の情報を作成する。
【０１６９】
接続元要素状態は、要素関係の成立条件における接続元要素に関する要素状態であり、例えば、図２のような生体内ネットワークモデルＤＢ２３の関係名「アーク１」では、成立条件の欄から接続元要素「Ａ」、接続元要素状態「リン酸化」である。
【０１７０】
次に、表示処理部１３は、要素関係には現れないが、要素状態記憶部２１のみに現れる要素データを、要素関係一覧に追加する。要素状態記憶部２１から、読み込み済みの要素データを読み込む（２１０１３）。先に作成した要素関係一覧の接続元要素・要素状態、接続先要素・要素状態の欄と比較し、要素状態記憶部２１のみに現れる要素データを抽出する。抽出した要素データの要素名をキーに要素の種類を、ネットワーク情報取得部１２３を介して生体内ネットワークモデルＤＢ２３より取得する（２３０１３）。抽出した要素・要素状態・種類を接続元要素・要素状態・種類とし、接続先要素、種類、要素状態、連鎖数、関連要素、成立条件を空とするレコードを要素関係一覧に追加する。
【０１７１】
例えば、検索部１２が、入力部１１より要素「Ａ」・要素状態「リン酸化」のみを受け取り、図２のような生体内ネットワークモデルＤＢ２３を参照して検索を行った場合、成立する要素関係はない。そのため、成立要素関係記憶部２２には成立している要素関係はない。しかし、要素状態記憶部２１には、要素「Ａ」・要素状態「リン酸化」が読込済みとして保持されている。この場合、入力した要素「Ａ」と要素状態「リン酸化」を接続先なしとして一覧に追加する。
【０１７２】
拡張可能要素状態一覧は次のように作成する。
【０１７３】
まず、表示処理部１３は、成立要素関係記憶部２２を参照し、成立していない要素関係の関係名と成立条件を取得する（２２０１３）。次に、成立条件に注目し、「Ｔｒｕｅ」でない要素データの部分を抽出し、これを、拡張可能な要素データとする。次に、ネットワーク情報取得部１２３を介して生体内ネットワークモデルＤＢ２３を参照し、関係名をキーに接続元要素およびその要素状態、接続先要素およびその要素状態、成立条件を取得する（２３０１３）。次に、拡張可能要素状態一覧の情報を作成する。
【０１７４】
このとき、本実施形態のシミュレーションシステムは、上記の要素関係テーブルにおいて成立条件または成立結果の一部のみが成立した未成立の要素関係レコードを未成立要素関係として格納する未成立要素関係記憶部をさらに備えてもよい。
【０１７５】
このような未成立要素関係記憶部を備えていれば、表示処理部１３は、未成立要素関係記憶部から未成立要素関係を取得することにより、上記の拡張可能要素状態一覧の情報を作成することが容易になるからである。
【０１７６】
ここで、接続元要素状態は、要素関係の成立条件における接続元要素に関する要素状態とする。また、接続先要素状態は、要素関係の成立結果における接続先要素に関する要素状態とする。
【０１７７】
図１に戻り、次に、表示処理部１３は、要素関係一覧をもとに、表示方法に応じて、生体内ネットワークを表示するための情報を作成し、ディスプレイ装置１４に渡す（１３０１４）。
【０１７８】
一つの表示方法は、生体内要素をノード、要素状態をサブノード、要素関係一覧の一レコードをアークとするネットワークとして表現する方法である。ここで、サブノードは、生体内要素とその要素状態の組を含む要素データで一つ存在するように表示情報を作成し、アークは、サブノードである要素状態の間を有向アークで表す。
【０１７９】
例えば、図７（１）の要素関係一覧の一レコード目のアークは、接続元をノード「Ａ」のサブノード「リン酸化」、接続先をノード「ＡＢ」のサブノード「結合」とし、二レコード目のアークは、接続元をノード「Ｂ」のサブノード「リン酸化」、接続先をノード「ＡＢ」のサブノード「結合」とする。このとき、ノード「ＡＢ」は一つであり、サブノード「結合」も一つであり、一レコード目と二レコード目のアークはこのサブノードを接続先とする。ノードの形状を生体内要素の種類毎に変え、サブノードの形状を要素状態毎に変えて表示する。
【０１８０】
この表示方法では、生体内ネットワークを表示方法に対応した情報として、各ノード、サブノード、アークの配置情報を作成する。
【０１８１】
配置情報は、ばねモデル等の従来の配置方法を用いて作成する。ただし、従来の配置方法ではサブノードを処理できないため、以下の処理を追加する。
【０１８２】
従来のばねモデル等の配置手法で配置情報を作成する前に、ノードに対する各サブノードの相対位置をあらかじめ決めておき、アークをノードに接続する。ノードとアークのみを元に、従来の手法で配置を決定する。配置が終了した後、サブノードを相対位置に置き、各アークの接続元と接続先をサブノードの位置とする。
【０１８３】
また、この他の方法として、従来のばねモデル等の手法で配置情報を作成する前に、サブノードも全てノードと考え、ノードとサブノードの間にアークを仮定し、従来の配置手法を用いる。配置手法を用いる際、この仮定したアークの距離をノードとサブノードが近接して見えるように調節しながら配置する。例えば、ノードが円形であれば、仮定したアークの距離を半径としたり、ノードが四角形であれば、重心から頂点までの距離とする。
【０１８４】
表示処理部１３は、各ノード、サブノード、アークの配置情報と、ノード、サブノードの形状をディスプレイ装置１４に渡す。
【０１８５】
図１に戻り、次に、ディスプレイ装置１４は、表示処理部１３より生体内ネットワークを表示する情報を取得し、生体内ネットワークを表示する。
【０１８６】
図６は、本実施形態における表示処理部で作成した生体内ネットワークに関する表示情報をディスプレイ装置で出力した一例を示す図である。
【０１８７】
この例では、生体内要素の種類毎にノード形状を変化させ、要素状態毎にサブノード形状を変化させている。例えばＤ１はノードであり要素「Ａ」の生体内要素をあらわし、形状から種類がタンパク質であることがわかる。Ｄ２はサブノードであり要素「Ａ」の要素状態「リン酸化」を表している。Ｄ３はサブノードであり要素「ＡＢ」の要素状態「結合」を表し、Ｄ４はアークであり要素「Ａ」・要素状態「リン酸化」は要素「ＡＢ」の要素状態「結合」と関連があることが分かる。生体内要素の種類は、ノードの色やノード名で分けても良い、要素状態もサブノードの色やアークの色などで分けても良い。
【０１８８】
このように、生体内要素の要素状態毎に接続関係を表示することで、ユーザは、生体内ネットワークの生体内要素間の関係だけでなく、その成立条件をも含めた関連を容易に見つけることができる。
【０１８９】
従来の生体内ネットワーク表示方法では、生体内要素をノードとしていたため、ある生体内要素と関連する生体内要素を図示する際には、あるノードと接続するノードを関連するものとして表示していた。しかし、生体内ネットワークは、ある要素状態になるには要素関係が成立するための条件が必要である。さらに、その条件は、複数の要素の要素状態の組合せで表現される。従って、生体内要素の要素状態毎に接続関係を表示し、成立条件を図示することは重要である。
【０１９０】
本実施形態では、生体内要素の要素状態毎に要素関係を表示することによって、成立条件を見つけやすくしている。例えば、図６のＤ３のサブノードを参照すると、要素「ＡＢ」の要素状態「結合」になるために関連する成立条件は、要素「Ａ」と「Ｂ」の要素状態「リン酸化」であり、要素「Ｉ」の要素状態「リン酸化」は関連していない。また、Ｄ５のサブノードを参照すると、要素状態「分解」に関連する成立条件は、要素「Ｉ」であることがすぐに分かる。
【０１９１】
図１に戻り、表示処理部１３は、さらに、別な表示方法として、成立条件と連鎖の動きを視覚的にみせるための連鎖動画を作成できる。
【０１９２】
この連鎖動画による表示方法は、生体内要素をノード、要素関係一覧の一レコードをアークとするネットワークとして表現し、各アークを連鎖が起きたタイミングで表示し、各アークの表示も視覚的にアニメーションさせる表示方法である。
【０１９３】
まず、要素関係一覧をもとに、生体内要素をノード、要素関係をアークとして、従来のばねモデル等の配置手法で配置情報を作成する。
【０１９４】
次に、要素関係一覧をもとに、アークを表示するタイミングを得る。要素関係一覧を連鎖数で小さい順に並べ替え、各アークの表示タイミングを連鎖数とする。
【０１９５】
次に、表示処理部１３で保持している、アニメーション方法の記述されたアークアニメーションテーブルを参照し、各アークのアニメーション方法を決める。
【０１９６】
例えば、図２０は、本実施形態の表示処理部で保持しているアークアニメーションテーブルおよびディスプレイ装置で表示されるアニメーション画像の一例を示す図である。
【０１９７】
接続元の要素種類と要素状態、接続先の要素種類と要素状態、アニメーションの種類を記述する。例えば、一レコード目は、接続元の要素種類が「タンパク質」で、要素状態が「リン酸化」、接続先の要素の種類が「タンパク質」で要素状態が「リン酸化」である場合、「アニメーション１」を行う。アニメーション１は図中（１）、（２）、（３）を順番に表示させるものであり、「Ｘ」にノード名を記述してアニメーションを行う。各連鎖において、複数の要素関係が成立する場合、アニメーションを重ねて表示する。
【０１９８】
図８は、本実施形態における表示処理部で作成するアニメーションの一例を示す図である。図７（１）の要素関係一覧における連鎖数「１」の時のアニメーションである。図７（１）を参照すると、連鎖数「１」では二つのアークを表示することがわかる。図２０のアークアニメーションテーブルから、これらのアークのアニメーションはアニメーション２であることがわかる。この二つのアークのアニメーションを重ねて表示させると、図８（１）、（２）、（３）の順の動画となる。
【０１９９】
表示処理部１３は、この連鎖動画をディスプレイ装置１４に渡し、ディスプレイ装置１４ではこれを順番に表示する。
【０２００】
図１に戻り、表示処理部１３は、さらに、別な表示方法として、要素関係一覧と拡張可能要素関係一覧を表示することができる。
【０２０１】
表示処理部１３は、入力部１１より、要素関係一覧、または、拡張可能要素一覧を表示する指示を受け取る（１１０１３）。先に作成した、要素関係一覧、または、拡張可能要素一覧をディスプレイ装置１４に渡す（１３０１４）。
【０２０２】
ディスプレイ装置１４は、表示処理部１３より渡された要素関係一覧、または、拡張可能要素一覧を表示する。
【０２０３】
図１に戻り、ユーザの支持により、出力部より出力されるシミュレーション結果に対し、新たな要素データを含む検索条件を入力部がさらに受け取り、検索部でさらに連鎖を検索し、検索過程を要素状態記憶部と成立要素関係記憶部に追加し、出力部で表示することができる。たとえば、ユーザは、拡張可能要素一覧から要素を選択し、この要素データを元にさらに検索することで、実際にどのくらい影響範囲が広がるかを表示することができる。
【０２０４】
次に、本実施の形態の効果について説明する。本実施の形態では、検索部において要素データの追加または更新によって起きる連鎖的な状態変化を検索できるように構成されているため、生体内ネットワークにおける生体内要素の要素状態の連鎖的な変化を動的に検索することにより生体内ネットワークに生じる影響をシミュレーションすることができる。
【０２０５】
また、本実施の形態では、検索部における検索過程を要素状態記憶部と成立要素関係記憶部に保持しているため、表示処理部では、これらの情報を用いて生体内ネットワークの要素データ同士の成立条件を表示することができ、さらに、拡張可能な要素データの一覧も表示することができる。
【０２０６】
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の発明を実施するための別の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【０２０７】
図９は、本実施形態のシミュレーションシステムの構成を示すブロック図である。この実施の形態は、第１の実施の形態の検索部１２を検索部１２Ａに置き換えた構成である。このような構成によって、順方向（下流側へ）の検索だけでなく、逆方向（上流側へ）の検索も行う。
【０２０８】
ここで、順方向の検索では、第１の実施の形態の検索方法であり、要素と要素状態との組を含む要素データを入力されると、要素関係の成立条件に含まれる原因要素を考慮し、成立する要素関係を抽出し、さらに、その結果起きる状態変化後の要素および要素状態の組を含む結果要素を順次検索する。
【０２０９】
一方、逆方向の検索では、要素データを入力されると、要素関係の結果要素を考慮し、要素関係が成立した結果として入力の要素データになる要素関係を検索し、その成立条件で指定されている要素と要素状態との組を含む原因要素をもとに順次検索する。つまり、逆方向の検索は、入力の要素と要素状態となる原因要素を検索する。
【０２１０】
検索部１２Ａは、入力部１１からの複数の要素データに加え、順方向の検索を行うかどうか、逆方向の検索を行うかどうかの指示をさらに受け取る（１１０１２）。そして、指示内容に応じて、生体内ネットワークモデルＤＢ２３を参照し（２３０１２）、要素条件に含まれる原因要素だけでなく、結果要素も考慮し、逆方向の検索も行う。
【０２１１】
逆方向の検索は次のように行う、生体内ネットワークモデルＤＢ２３を参照し、受け取った要素データを状態変化後の結果要素とする要素関係を抽出する。抽出できた場合、抽出した要素関係の成立条件をもとに、成立に必要な要素データである原因要素を取得する。
【０２１２】
この原因要素をさらに結果要素と想定して、さらに検索し、抽出できる要素関係がなくなるまで順次検索する。検索部１２Ａは、検索過程を成立要素関係記憶部２２と要素状態記憶部２１に保持する（１２０２２、１２０２３）。
【０２１３】
このような構成をとることで、要素状態による影響だけでなく、その要素状態になる原因となる生体内要素とその要素状態をも検索できるようになる。
【０２１４】
次に、図９を参照し、本実施の形態における全体動作について詳細に説明する。
【０２１５】
本実施形態は、第１の実施の形態と比べ検索部１２が検索部１２Ａに置き換わっている点が異なる。
【０２１６】
図１０は、本実施形態のシミュレーションシステムの動作を示すフローチャート図である。図２１は、本実施形態における検索部の構成を示すブロック図である。
【０２１７】
検索部１２Ａの動作を図２１のブロック図と図１０のフローチャートを参照して詳細に説明する。本実施形態の検索部１２Ａでは、検索部１２と比べネットワーク情報取得部１２３が別のネットワーク情報取得部１２６に置き換わっている点が異なる。
【０２１８】
このネットワーク情報取得部１２６は、現在検索中の連鎖に関連する要素関係を、成立条件に含まれる原因要素だけでなく成立結果に含まれる結果要素をも考慮して生体内ネットワークモデルＤＢ２３より抽出し、成立要素関係記憶部２２に書き込む。
【０２１９】
このネットワーク情報取得部１２６は、次のように動作する。検索部１２Ａより、順方向の検索か、逆方向の検索であるかの指示を受け取り、要素状態読込部１２２より要素データと現在検索中の連鎖数を受け取る（１２２０１２６）。次に、順方向の検索の場合は、ネットワーク情報取得部１２３と同様の処理を行う。逆方向の検索の場合は、生体内ネットワークモデルＤＢ２３の結果要素を参照し、受け取った要素データを結果要素とする要素関係を抽出する（２３０１２６）。
【０２２０】
次に、抽出した要素関係を成立要素関係記憶部２２に書き込む（１２６０２２）。次に、抽出した要素関係の成立条件から、成立に必要な要素データ（原因要素）を抜き出す。抜き出した要素データ、現在検索中の連鎖数を要素状態書込部１２１に渡す（１２６０１２１）。順方向の検索と逆方向の検索のどちらを用いるかは、検索部１２Ａが制御する。
【０２２１】
さらに、図１０のフローチャートを参照して、検索部１２Ａの動作について詳細に説明する。
【０２２２】
ステップ２１）まず、入力部１１より要素データ、順方向の検索を行うか、逆方向の検索を行うか、その最大連鎖数を取得する。受け取った要素データを要素状態記憶部２１に書き込み、最大連鎖数、現在検索中の連鎖数を初期化する。
【０２２３】
図１１は、本実施形態において、入力部より指定された情報を得るための画面の一例を示す図である。
【０２２４】
入力部１１は、例えばこのようなグラフィカルユーザインタフェースを通じ、ユーザの指定を受け取る。第１の実施の形態に加えて、順方向の連鎖検索を行うか、逆方向の連鎖検索を行うかを選択できる。このような画面を介して、要素・要素状態の組、最大連鎖数、順方向の連鎖を行うかどうか、逆方向の連鎖検索を行うかどうかを取得する。この画面は一例であり、順方向の検索と逆方向の検索で、最大連鎖数が別々に入力できても良い。
【０２２５】
図１０に戻り、要素状態書込部１２１は、ステップＳ１と同様、受け取った要素データを要素状態記憶部２１に書き込む。さらに、ステップＳ１と同様、最大連鎖数を表す変数Ｎと現在検索中の連鎖数ｎを初期化する。
【０２２６】
ステップＳ２２）次に、検索部１２Ａが、順方向の検索を行うかどうか判定する。順方向の検索を行うのであればステップＳ２３へ、行わないのであればステップＳ２４へ進む。
【０２２７】
ステップＳ２３）図３のフローチャートに示すように、第１の実施の形態の検索部１２の検索処理１と同じ処理を行う。これにより、順方向の検索を行う。
【０２２８】
ステップＳ２４）検索部１２Ａが逆方向の検索を行うかどうか判定する。逆方向の検索を行う場合はステップＳ２５へ、行わない場合は終了する。
【０２２９】
ステップＳ２５）検索部１２Ａが逆方向の検索のための初期化を行う。
【０２３０】
検索部１２ＡがＮを逆方向の検索の最大連鎖数、現在検索中の連鎖数ｎを０とする。さらに、検索部１２Ａが要素状態記憶部２１の連鎖数０のレコードを未読込に設定する。例えば、図１１のような入力の場合、Ｎ＝５、ｎ＝０、要素状態記憶部２１の要素「Ａ」・要素状態「リン酸化」、要素「Ｂ」・要素状態「リン酸化」、要素「Ｉ」・要素状態「イオン化」のレコードを未読込にする。
【０２３１】
ステップＳ２６）次に、ステップＳ２と同じく、要素状態読込部１２２が、現在検索中の連鎖数で変化する要素データを要素状態記憶部２１から読み込む。
【０２３２】
読み込んだ要素データ、現在検索中の連鎖数を、ネットワーク情報取得部１２６に渡す。
【０２３３】
ステップＳ２７）次に、このネットワーク情報取得部１２６が、関連する要素関係を生体内ネットワークモデルＤＢ２３より抽出する。
【０２３４】
このネットワーク情報取得部１２６は、要素と要素状態の組を含む要素データ、現在検索中の連鎖数を受け取る（１２２０１２６）。次に、生体内ネットワークモデルＤＢ２３を参照し（２３０１２６）、読み込んだ要素データが、接続先要素とその要素状態との組を含む結果要素である要素関係を抽出する。
【０２３５】
次に、成立要素関係記憶部２２に抽出した要素関係が書き込まれていなければ、抽出した要素関係を書き込み、成立属性を「済み」とする。書き込まれている場合、その対応するレコードの成立属性を「済み」とする（１２６０２２）。
【０２３６】
ここで、このネットワーク情報取得部１２６は、要素データを受け取った際に、要素状態が「＊」である場合、その要素を接続先要素とする要素関係を全て抽出する。また、要素が「＊」である場合、その要素状態を結果要素とする要素関係を全て抽出する。さらに、生体内ネットワークモデルＤＢ２３の要素関係テーブルの中で、成立条件が不明な場合は、接続元要素の全ての要素状態が設定されたものとして扱う。また、成立結果に含まれる結果要素の要素状態が不明な場合、全ての要素状態が設定されたものとして扱う。
【０２３７】
ステップＳ２８）次に、このネットワーク情報取得部１２６が、抽出した要素関係の成立条件を参照し、要素関係の成立に必要な要素と要素状態との組を含む要素データ（原因要素）を抜き出す。
【０２３８】
このネットワーク情報取得部１２６は、ステップＳ２７で抽出した要素関係の成立条件を参照し、成立に必要な原因要素の要素データを抜き出す。例えば、成立条件が「Ｄ（リン酸化）  ＡＮＤ  Ｂ（リン酸化）」であれば、要素「Ｄ」・要素状態「リン酸化」、要素「Ｂ」・要素状態「リン酸化」の二つの原因要素の要素データを抜き出す。また、成立条件のうち要素状態が指定されていない場合、指定された要素を接続元要素とし、要素状態を全ての要素状態として扱う。
【０２３９】
抜き出した要素データ、現在検索中の連鎖数を要素状態書込部１２１に渡す。
【０２４０】
ステップＳ２９）要素状態書込部１２１が、抜き出した要素データを要素状態記憶部２１に書き込む。
【０２４１】
要素状態書込部１２１が、ステップＳ６と同様に、要素データ、現在検索中の連鎖数を受け取り（１２６０１２１）、要素状態記憶部２１に書き込む。ただし、書き込む際の連鎖数はｎ−１とし、連鎖数が０以下で、同じ要素データが既に書き込まれている場合は書き込まない。
【０２４２】
ステップＳ２１０）次に、現在検索中の連鎖数ｎから１を引くことで、現在検索中の連鎖数を減らす。例えば、ｎ＝―１となる。
【０２４３】
ステップＳ２１１）次に、現在検索中の連鎖数ｎの絶対値が最大連鎖数より小さく、かつ、要素状態記憶部２１に未読込レコードがある場合、次の連鎖を検索する。それ以外の場合はステップＳ２１２へ進む。
【０２４４】
ステップＳ２１２）次に、要素状態読込部１２２が、検索部１２Ａの指示により、要素状態記憶部２１を参照し、連鎖数が負であるレコードの要素データ、読込属性を全て抽出する。
【０２４５】
ただし、未読込の要素データを読み込んだ場合、そのレコードを要素状態記憶部２１より削除する。
【０２４６】
抽出した要素データ、読込属性を検索部１２Ａに渡す。
【０２４７】
ステップＳ２１３）次に、要素状態変更部１２４が、検索部１２Ａの指示により、要素データを変更する。
【０２４８】
検索部１２Ａは、ステップＳ２１２で受け取った要素データのうち、読込属性が読込済みである要素データを要素状態変更部１２４に渡す。
【０２４９】
要素状態変更部１２４は、検索部１２Ａより要素データを受け取り、成立要素関係記憶部２２の要素データを変更する。変更方法は第一の実施の形態と同様である。逆方向の検索では、要素データの変更を行っていないためここで行う。
【０２５０】
ステップＳ２１４）次に、ネットワーク情報取得部１２６が、検索部１２Ａの指示により、第一の実施の形態のステップＳ１０と同じ処理を行い、要素関係を成立要素関係記憶部２２に書き込む。
【０２５１】
検索部１２Ａは、ステップＳ２１２で受け取った全ての要素データをネットワーク情報取得部１２６に渡す。
【０２５２】
ネットワーク情報取得部１２６は、検索部１２Ａより要素・要素状態を受け取り、第一の実施の形態のステップＳ１０と同様、生体内ネットワークモデルＤＢ２３を参照し要素関係を抽出し、成立要素関係記憶部２２に書き込む。
【０２５３】
検索部１２Ａは、検索が終了したことを出力部１７の構成要素である表示処理部１３に通知する（１２０１３）。
【０２５４】
本実施の形態の効果について説明する。本発明を実施するための本実施の形態では、検索部において逆方向の検索も行うように構成されているため、入力した要素データに至る原因を生体内ネットワークを用いて検索するシミュレーションを行うことができる。
【０２５５】
＜第３の実施の形態＞
次に、本発明の第３の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【０２５６】
図１２は、本実施形態のシミュレーションシステムの構成を示すブロック図である。
【０２５７】
図１２を参照すると、本実施形態のシミュレーションシステムは、第２の実施形態のシミュレーションシステムに、外部データベースの実験結果ＤＢ３１、実験結果対応部１５、実験結果対応記憶部２４を加えた点が異なっている。
【０２５８】
図１３は、本実施形態における実験結果データベースの一例を示す図である。実験結果ＤＢ３１は、実験種類と実験名に対応付けられた実験結果を複数蓄積する。図１３では、実験種類が「ＤＮＡマイクロアレイ」、実験名「実験１」の実験結果を示している。実験結果は、複数の要素と実験結果値とで構成されている。例えば、一レコード目は、要素「ｘ」の実験結果の値は「０．４」である。これは一例であり、電気泳動など他の実験種類でもよく、要素種類などの情報を含んでいても良い。なお、実験種類の代わりに実験条件を用いてもよい。同じ実験種類でも実験条件が異なれば、実験結果の値の解釈も変わりうるからである。
【０２５９】
図１４は、本実施形態における実験結果対応記憶部の一例を示す図である。実験結果対応記憶部２４は、互いに関連づけられた要素データと、実験種類（または実験条件）と、実験結果の値と、を含む実験データを蓄積している。
【０２６０】
例えば、一レコード目は実験種類が「ＤＮＡマイクロアレイ」であり、実験値が０．５以下の要素であれば、要素状態は「発現抑制」と対応することを示している。
【０２６１】
実験結果対応部１５は、入力部１１より、順方向の検索を行うか、逆方向の検索を行うか、最大連鎖数の指定に加え、実験種類と、実験結果の組を受け取る（１１０１５）。次に、実験結果対応記憶部２４を参照し（２４０１５）、各要素の実験結果の値から、これに対応する要素状態を得る。次に、得られた要素データ、順方向の検索を行うか逆方向の検索を行うかについての指示、その最大連鎖数を検索部１２Ａに含まれる要素状態更新部に渡す（１５０１２）。
【０２６２】
なお、この実験結果対応部１５は、検索部１２Ａに含まれる要素状態更新部とは別に設けられてもよいが、この要素状態更新部の一部のブロックとしてもよい。
【０２６３】
すなわち、要素状態更新部が、ユーザの要求に応じ、一以上の実験条件および実験結果からなる組合せを取得し、この実験結果対応記憶部２４からこの組合せに関連づけられた要素データを作成し、要素状態記憶部２１に格納された生体内ネットワークの要素データを追加または更新する構成としてもよい。
【０２６４】
上記のいずれの構成としても、このように構成することで、実験種類（または実験条件）および実験結果を入力すると、それに対応する生体内要素およびその要素状態の組から引き起こされる連鎖的な影響や、その実験種類においてその実験結果となった原因となる生体内要素およびその要素状態の組を検索するシミュレーションを行うことができる。
【０２６５】
次に、図１２を参照し、本実施の形態における全体動作について詳細に説明する。
【０２６６】
この実施の形態は、第２の実施の形態と比べると、実験結果ＤＢ３１、実験結果対応部１５、実験結果対応記憶部２４を加えた点が異なっている。
【０２６７】
まず、入力部１１が、ユーザから指定された実験種類と実験名、順方向または逆方向の指定、最大連鎖数の指定を受け取り、実験結果ＤＢ３１を参照し、実験種類と実験名に関連づけられた実験結果の表を取得し、実験結果対応部１５に渡す（１１０１５）。
【０２６８】
次に、実験結果対応部１５が、実験結果対応記憶部２４を参照し（２４０１５）、各要素の実験種類（または実験条件）および実験値をもとに、関連づけられた要素データを得る。例えば、実験結果対応部１５が実験結果対応記憶部２４に格納された図１３の実験結果テーブルを参照すると、要素「Ｃ」は実験値が「２．６」であり、この要素状態は「発現活性」に対応する。また、要素「Ｄ」は実験値が「０．６」であり、この要素状態は不明とする。
【０２６９】
次に、実験結果対応部１５が、要素状態が不明でない要素データ、順方向か逆方向の指定、最大連鎖数を検索部１２Ａに渡す（１５０１２）。
【０２７０】
次に、検索部１２Ａが、第２の実施の形態におけるステップＳ２１以降を行うことで、生体内ネットワークを連鎖的に検索する。
【０２７１】
本実施の形態の効果について説明する。本発明を実施するための本実施の形態では、入力された実験種類（または実験条件）および実験結果の組に対応する生体内要素および要素状態の組を得て検索できるように構成されている。そのため、実験種類（または実験条件）および実験結果を入力した場合に、その実験種類および実験結果の組から引き起こされる生体内ネットワークへの連鎖的な影響を把握するシミュレーションを行うことができる。あるいは、その実験種類および実験結果の組となった原因である生体内要素および要素状態の組を検索するシミュレーションを行うことができる。
【０２７２】
＜第４の実施の形態＞
次に、本発明の第４の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【０２７３】
図１５は、本実施形態における生体内ネットワークシミュレーションシステムの構成を示すブロック図である。
【０２７４】
図１５を参照すると、本実施形態のシミュレーションシステムは、第２の実施形態のシミュレーションシステムに、パス検索部１６、パス検索記憶部２５を加えた構成になっている。
【０２７５】
パス検索部１６は、入力部１１より、開始となる生体内要素・要素状態を含む開始要素データ、終了となる生体内要素・要素状態を含む終了要素データ、最短または最長からいくつのパスを検索するかについての指示を受け取り（１１０１６）、ネットワーク情報取得部１２６を介して生体内ネットワークモデルＤＢ２３を参照し（２３０１６）、開始要素データと終了要素データとを結ぶパスを検索する。パス検索部１６は、検索結果をパス検索記憶部２５に保持する（１６０２５）。次に、パス上に存在する全ての生体内要素と要素状態の組、順方向または逆方向の検索を行う指定、最大連鎖数「１」を検索部１２Ａに渡す（１６０１２）。
【０２７６】
パス検索記憶部２５は、パス検索部１６での検索結果を保持する。図１７は、本実施形態におけるパス検索記憶部の一例を示す図である。このパス検索記憶部は、パス検索結果テーブルを持ち、要素と要素状態との組をノードとするパスを保持する。
【０２７７】
このように構成することで、２つ以上の要素データが影響を与え合っているか、さらには、影響を与えているときこれに関連している生体内要素と要素状態との組はなにかを検索するシミュレーションを行うことができる。
【０２７８】
次に、図１５を参照し、本実施の形態における全体動作について詳細に説明する。
【０２７９】
本実施形態のシミュレーションシステムは、第２の実施形態のシミュレーションシステムと比べると、パス検索部１６、パス検索記憶部２５を加えた構成になっている点が異なる。
【０２８０】
まず、入力部１１はユーザから、開始となる生体内要素・要素状態を含む開始要素データ、終了となる生体内要素・要素状態を含む終了要素データ、検索結果のパスの数、順方向や逆方向の検索を行うかどうか、最大連鎖数を取得する。
【０２８１】
図１６は、本実施形態において、入力部より指定された情報を得るための画面の一例を示す図である。
【０２８２】
入力部１１は、例えば図１６のようなグラフィカルユーザインタフェースを通じて、ユーザの指定を受け取る。図１６のグラフィカルユーザインタフェースは、開始と終了の要素と要素状態との組を指定する。また、最長のパス、または、最短のパスから、いくつのパスを検索結果として表示するかを指定する。ここでは、開始要素「Ｂ」・要素状態「＊」、終了要素「Ｈ」・要素状態「＊」、結果パス数は最短パスから「５」個まで表示するように指定している。図には、順方向や逆方向の検索を行うかどうかの指定、最大連鎖数の指定場所がないが、これらを含んでもよい。
【０２８３】
次に、パス検索部１６が、入力部１１より、開始となる生体内要素・要素状態と、終了となる生体内要素・要素状態、最短または最長からのパスの個数、指定されていれば順方向や逆方向の検索を行うかどうか、最大連鎖数を受け取る（１１０１６）。
【０２８４】
次に、パス検索部１６が、生体内ネットワークモデルＤＢ２３を参照し（２３０１６）、パス検索を行う。
【０２８５】
このとき、パス検索する際のノードは、要素と要素状態の組を含む要素データ、アークは要素関係とする。アークの接続元ノードは、成立条件にある接続元要素とその要素状態とに対応するノード、アークの接続先ノードは、結果要素に含まれる接続先要素とその接続先要素に関する要素状態とに対応するノードとする。
【０２８６】
例えば、図２の生体内ネットワークモデルＤＢ２３の関係名「アーク２」は、接続元ノードを要素「Ｂ」・要素状態「リン酸化」の組、接続先ノードを要素「ＡＢ」・要素状態「結合」の組とする。パス検索方法は、従来の高さ優先探索や幅優先探索などの方法を用いる。
【０２８７】
ただし、従来のパス検索方法では、開始または終了の要素または要素状態が、全ての要素や要素状態を示す「＊」である場合には対応できないため、次のような前処理を行う。
【０２８８】
受け取った要素が「＊」である場合、生体内ネットワークモデルＤＢ２３を参照し、受け取った要素と関連づけられた要素状態を含む全てのノードを開始または終了のノードとする。受け取った要素状態が「＊」の場合、受け取った要素状態と関連付けられた要素を含む全てのノードを開始または終了ノードをする。複数の開始ノード、終了ノードとなった場合は、それぞれの組合せを開始ノード、終了ノードとするパスを検索する。
【０２８９】
例えば、開始に要素「Ｂ」・要素状態「＊」、終了ノードに要素「Ｈ」・要素状態「＊」を受け取った場合、図２の生体内ネットワークモデルＤＢ２３を参照すると、開始ノードは、要素「Ｂ」・要素状態「リン酸化」と、要素「Ｂ」・要素状態「不活性」に対応する二つのノードであり、終了ノードは要素「Ｈ」・要素状態「発現活性」のノードであることがわかる。開始ノードを要素「Ｂ」・要素状態「リン酸化」、終了ノードを要素「Ｈ」・要素状態「発現活性」とするパスと、開始ノードを要素「Ｂ」・要素状態「不活性」、終了ノードを要素「Ｈ」・要素状態「発現活性」という二つのパスを検索する。
【０２９０】
開始ノードを要素「Ｂ」・要素状態「リン酸化」、終了ノードを要素「Ｈ」・要素状態「発現活性」であるパスを、図２の生体内ネットワークモデルＤＢ２３を参照して検索すると二つのパスが見つかる。「Ｂ（リン酸化）→ＢＤ（結合）→Ｇ（発現活性）→Ｈ（発現活性）」、「Ｂ（リン酸化）→ＡＢ（結合）→Ｃ（発現活性）→Ｄ（発現活性）→ＢＤ（結合）→Ｇ（発現活性）→Ｈ（発現活性）」である。開始ノードを要素「Ｂ」・要素状態「不活性化」、終了ノードを要素「Ｈ」・要素状態「発現活性」であるパスはない。
【０２９１】
次に、パス検索部１６が、探索結果の複数のパスをその長さでソートし、入力部１１から受け取った最短または最長からのパスの個数分を、パス検索記憶部２５に保持する（１６０２５）。
【０２９２】
次に、パス検索部１６が、これらパス探索結果のパス上に存在する要素データを抽出し、この要素データ、順方向の検索か逆方向の検索かについての指示、最大連鎖数の指定を検索部１２Ａに渡す（１６０１２）。入力部が順方向の検索か逆方向の検索かについての指示、最大連鎖数の指定を受け取っていない場合、規定値を設定しておく。例えば、逆方向の探索で最大連鎖数を１とすることで、その要素状態となる原因や成立条件を検索することができる。
【０２９３】
次に、検索部１２Ａが、パス検索部１６より受け取った要素・要素状態の組、順方向または逆方向の検索、最大連鎖数で連鎖を検索する。検索結果を、要素状態記憶部２１と成立要素関係記憶部２２に保持する。
【０２９４】
次に、表示処理部１３は、これまでの、第１の実施の形態の表示方法に加えて、パス検索結果とともに表示を行う。
【０２９５】
図１８は、本実施形態におけるパス探索結果表示の一例を示す図である。
【０２９６】
表示処理部１３は、生体内ネットワークと共に、パス検索記憶部２５を参照し、パス検索結果一覧を表示する。パス検索結果一覧は、一つのパスを一レコードとして表示し、パス検索結果一覧のレコードの一つが選択された場合、これに対応する要素関係と要素・要素状態の組をハイライトする。さらに、各要素関係の成立条件を参照し、成立条件に存在する要素・要素状態の組もハイライトする。
【０２９７】
本実施形態の効果について説明する。本実施形態では、パス検索部において二つの生体内要素のパスを検索し結果を保持し、さらにその結果から原因となる要素データ（原因要素）または影響の及ぶ要素データ（結果要素）を検索できるように構成されている。そのため、ある生体内要素が別な生体内要素に影響を与えているか、さらには、影響を与えているときこれに関連している生体内要素はなにかを検索するシミュレーションを行うことができる。
【０２９８】
以上、本発明の構成について説明したが、これらの構成を任意に組合せたものも本発明の態様として有効である。また、本発明の表現を他のカテゴリーである、生体内ネットワークで連鎖的に起こる生体内要素の状態変化を検索する情報検索装置や、情報検索装置をコンピュータに実現するためのプログラムなどに変換したものもまた本発明の態様として有効である。
【０２９９】
例えば、上記実施の形態では、生体内ネットワークモデルＤＢ２３としては、東京大学医科学研究所ヒトゲノム解析センターにより提供される分子生物学データベースを用いることとしたが、例えば使用者が独自に構築したデータベースを用いても良く、以下に示した分子生物学に関する世界中の主要なデータベースを利用してもよい。
【０３００】
DNA すべての塩基配列 （GenBank + EMBL + DDBJ）
Protein すべてのアミノ酸配列 （SwissProt + PIR + PRF + PDBSTR）
nr-nt 重複を除いた塩基配列 （GenBank, EMBL から作成）
nr-aa 重複を除いたアミノ酸配列 （SwissProt, PIR, PRF, GenPept から作成）
GenBank 核酸塩基配列（DDBJ 含む）米国NCBI、国立遺伝学研究所
EMBL 核酸塩基配列 欧州EBI
SwissProt タンパク質アミノ酸配列 ジュネーブ大学、EBI
PIR タンパク質アミノ酸配列 ジョージタウン大学（米国）
PRF タンパク質アミノ酸配列 蛋白質研究奨励会
PDB タンパク質等立体構造 ブルックヘブン国立研究所
PDBSTR PDBアミノ酸配列 京都大学化学研究所
EPD 真核生物プロモーター スイスがん研究所
TRANSFAC 転写因子 ドイツバイオテクノロジー研究所
PROSITE タンパク質配列モチーフ ジュネーブ大学
LIGAND 酵素反応化合物 京都大学化学研究所
PATHWAY 代謝パスウェイ 京都大学化学研究所
PMD 変異タンパク質 国立遺伝学研究所
AAindex アミノ酸指標 京都大学化学研究所
LITDB タンパク質関連文献 蛋白質研究奨励会
OMIM 遺伝病 ジョンズホプキンス大学
LinkDB リンク情報データベース 京都大学化学研究所
Medline 医学・生物学関連文献 国立医学図書館（NLM）
これらの多様な分子生物学データベースを用いることにより、様々なタイプの生体内要素および要素状態の組合せを含む生体内ネットワークのシミュレーションを行うことができる利点がある。また、これらの分子生物学データベースの多くは日々内容が更新され続けているため、常に最新の生体内ネットワークを利用してシミュレーションができる利点もある。
【図面の簡単な説明】
【０３０１】
【図１】本発明の一実施形態における生体内ネットワークシミュレーションシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態における生体内ネットワークモデルデータベースの一例を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態のシミュレーションシステムの動作を示すフローチャート図である。
【図４】本発明の一実施形態における要素状態記憶部と成立要素関係記憶部の一例を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態における入力部より指定された情報を得るための画面の一例を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態における表示処理部で作成した生体内ネットワークに関する表示情報をディスプレイ装置で出力した一例を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態における表示処理部で作成した要素関係一覧と拡張可能要素状態一覧の一例を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態における表示処理部で作成するアニメーションの一例を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態における生体内ネットワークシミュレーションシステムの構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の一実施形態のシミュレーションシステムの動作を示すフローチャート図である。
【図１１】本発明の一実施形態において、入力部より指定された情報を得るための画面の一例を示す図である。
【図１２】本発明の一実施形態のシミュレーションシステムの構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の一実施形態における実験結果データベースの一例を示す図である。
【図１４】本発明の一実施形態における実験結果対応記憶部の一例を示す図である。
【図１５】本発明の一実施形態における生体内ネットワークシミュレーションシステムの構成を示すブロック図である。
【図１６】本発明の一実施形態において、入力部より指定された情報を得るための画面の一例を示す図である。
【図１７】本発明の一実施形態におけるパス検索記憶部の一例を示す図である。
【図１８】本発明の一実施形態におけるパス探索結果表示の一例を示す図である。
【図１９】本発明の一実施形態における検索部の構成を示したブロック図である。
【図２０】本発明の一実施形態の表示処理部で作成されるアークアニメーションテーブルおよびディスプレイ装置で表示されるアニメーション画像の一例を示す図である。
【図２１】本発明の一実施形態における検索部の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０３０２】
１０    生体内ネットワークシミュレーションシステム
１１    入力部
１２    検索部
１２Ａ  検索部
１３    表示処理部
１４    ディスプレイ装置
１５    実験結果対応部
１６    パス検索部
３１    実験結果データベース
１７    出力部
１８    要素状態更新部
１９    ネットワーク更新部
２１    要素状態記憶部
２２    成立要素関係記憶部
２３    生体内ネットワークモデルデータベース
２４    実験結果対応記憶部
２５    パス検索記憶部
２７    ネットワーク情報記憶部
１２１  要素状態書込部
１２２  要素状態読込部
１２３  ネットワーク情報取得部
１２４  要素状態変更部
１２５  要素関係検証部
１２６  ネットワーク情報取得部
【図１】
2005222501.tif 000003
【図２】
2005222501.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005222501.tif 000009
【図８】
2005222501.tif 000010
【図９】
2005222501.tif 000011
【図１０】
2005222501.tif 000012
【図１１】
2005222501.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2005222501.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2005222501.tif 000017
【図１６】
2005222501.tif 000018
【図１７】
2005222501.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2005222501.tif 000021
【図２０】
2005222501.tif 000022
【図２１】
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